基于临界截取消除多次反射的非成像聚光器设计与性能分析

针对标准复合抛物面聚光器(S-CPC)存在的反射面末端聚光能力有限、能流密度分布不均匀以及太阳辐射收集较少等问题,基于临界截取方法构建高位临界截取CPC(H-CPC)和低位临界截取CPC(L-CPC)优化模型。同时采用户外小孔光学实验验证临界截取CPC模型的可靠性,并通过理论模拟分析其光学性能。研究结果显示:H-CPC和L-CPC的平均光学效率分别为38.4%和46.3%,均高于S-CPC。此外,基于临界截取设计的CPC具有更大的光线接收角范围,即使光线入射角大于30°仍可接收太阳光线,从而有效延长了聚光器工作时间,同时其吸收体表面的能流密度分布也更加均匀。同步使用VC/C++程序求解年采光量,表明H-CPC和L-CPC理论年辐射收集量分别比S-CPC高出887.24 MJ/m^(2)和1429.89 MJ/m^(2)。临界截取CPC具有更高的能耗比,经济效益显著,对太阳辐射的收集能力更强,具有更好的工程应用潜力。