用于太阳光泵浦光纤激光聚光系统的改进型复合抛物面聚光器的设计

为研制适用于太阳光泵浦光纤激光器的聚光系统,在分析了传统复合抛物面聚光器(CPC)用于耦合光纤的可行性及其缺陷的基础上,提出了一种改进型CPC用于光纤耦合。完成了由主级抛物面反射镜和次级改进型CPC组成的太阳光泵浦多级聚光方案,并与普通CPC和透镜组构成次级聚光器的方案以及无次级聚光器的方案进行了对比。光线追迹仿真模拟结果表明:改进型CPC能够克服普通CPC出射光线发散的缺陷,从而提高与光纤的耦合效率,当主镜接收角度在±0.55°范围内,其耦合效率维持在93.53%-96.43%,该结果优于其他方案。

复合抛物面聚光器–光伏/光热与燃煤发电机组联合供能系统性能分析

设计出独立双层流道式和回路双层流道式结构的水冷式复合抛物面聚光器?光伏/光热(CPC-PV/T)电热联用装置,分析比较2种装置的特征,CPC-PV/T集热单元之间采用蛇形对冲式连接方式;提出将多个CPC-PV/T电热联用装置并联连接组成的CPC-PV/T预热系统辅助加热燃煤机组凝结水,以及作为扩容蒸发式太阳能蒸汽发生系统(VEESG)辅助燃煤机组联合热发电的预热段2种集成方式,针对2种集成方式研究其集成机制。结果表明,联合发电系统机组热经济性随CPC-PV/T进水流量的增加成线性递增趋势;其出水温度可达90℃以上,在一定进水流量范围内,CPC-PV/T热效率随进水流量的增加而降低,随辐射强度的增强而提高;CPC-PV/T电效率随进水流量的增加呈波形递增趋势,其平均电效率、热效率分别在13.4%、42%左右。与独立的光伏或光热系统相比,CPC-PV/T占地面积小、太阳能利用率高。

增加复合抛物面聚光器(CPC)最大聚光角的几种方法及结果比较

本文简单阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的结构与设计原理,介绍了三类增加CPC最大聚光角θ_(max)的方法:平移、截底和旋转,给出了各方法中最大聚光角θ_(max)随几何尺寸变化的计算公式。对不同聚光比的实际CPC,给出了在三类方法变化情况下,最大聚光角增量δθ_(max)随几何变量的变化曲线,并对影响CPC最大聚光角变化的关键因素进行了讨论与分析。

基于复合抛物面聚光器的光通信接收天线

本文推导了复合抛物面聚光器的轮廓曲线方程,分析表明,复合抛物面聚光器的结构决定于视场和底部半径两个参量,其底部半径一定时,视场越小,高度越大、聚光能力越强;复合抛物面聚光器的截取比越大,聚光能力越强;随着视场的增大,复合抛物面聚光器的聚光能力受截取比的影响减小。利用基于多次散射的蒙特卡罗模型对光散射通信的传输进行模拟,结果表明,复合抛物面聚光器应用于光散射通信的接收天线,能增加对光信号的采集,有助于增加通信距离。

紫外通信中复合抛物面聚光器的优化

为了提高紫外通信系统中接收机探测信号的灵敏度和效率,设计光学天线增强对大气中微弱信号的收集能力。结合紫外光通信系统的实际工程背景,对光探测中的复合抛物面聚光器(CPC)进行旋转、平移、截顶和截底4种优化,并做了详细的计算、模拟与仿真;通过对不同优化方法的最大入射角、接收光通量效率以及入射角与采集率关系的计算分析,得出不同参数优化后的工程适用条件,即负向旋转法可用于视线直射远距通信,截底法适用于非视线散射近距通信,而截顶法可用来替换标准CPC并达到节约材料成本的目的。

复合抛物面聚光器(CPC)在光伏/热太阳能系统中的应用及实验

为研究复合抛物面聚光器（compound parabolic concentrator，CPC）在光伏，热（PV／T）太阳能系统中的应用特性，分析CPC-PV／T集热器内部的热传输机理，建立CPC-PV/T太阳能系统的光热、光电能量转换理论。并对系统的光热、光电转换特性进行研究，结果表明，CPC型聚光器在PV/T系统中的应用，一定程度上会导致系统光热转换性能的降低，但能有效提高系统光电转换效率。另外，设计无聚光PV/T太阳能系统样机和CPC型聚光PV／T太阳能系统样机，并对2种样机的光热、光电特性进行测试及对比分析。其中，CPC-PV/T样机的热效率为39．6％、输出电效率5．4％，无聚光PV/T样机热效率为44％、输出电效率仅为4．1％，实验结果与理论分析结果一致。

用于线性菲涅尔式聚光系统的复合抛物面聚光器

为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector,CPC)的几何光学效率及影响因素,为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点,在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后,采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明间隙为32.5 mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70 mm的吸热管,当吸热管外径公差小于-0.4 mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时,其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素,或者设计时减小CPC入射角的范围,从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。

基于矩形复合抛物面聚光器LED汽车近光灯设计

以抛物线的反光特性为基础,将抛物线旋转、平移,设计出一款矩形复合抛物面聚光器。由汽车用前照灯GB25991—2010对近光灯的光照要求及边缘光线原理计算出聚光器的主要参数。LED汽车近光灯系统采用2个LED矩形复合抛物面聚光器配光组合,经Tracepro光学仿真软件对近光灯光照进行模拟,结果显示水平及15°明暗截止线清晰,各测试点、区域的照度值符合GB25991—2010要求;近光灯配光系统无需挡板与透镜,降低了光能损耗,提高了光能利用率。

复合抛物面聚光器(CPC)光学分析研究

阐述了复合抛物面聚光器(CPC)的设计原理和光学原理,简单介绍了复合抛物面聚光器(CPC)与不同接收器的结合形式。主要介绍了平板型CPC和圆管型CPC的设计方法和相关量的计算公式的推导结果最后主要说明了截取比在CPC系统中对系统效率和系统的经济性的影响,认为合适的截取比可增加CPC的利用率并且可大大的节省材料,对CPC的推广应用很有利。

关于复合抛物面聚光器设计参数的研究

针对现行复合抛物面聚光器(CPC)设计理论不能直接支持在tracepro软件中建立模型的不足,结合tracepro的特点,推导了实际设计和建模所需要的焦距f,入射口半径r及最大聚光角θ_(max)三个关键参数的计算方法并实现了CPC的建模。该方法为CPC的定量设计提供了数学依据,有利于优化设计以及光学模拟和光学分析的实现,从而提高了设计效率,为其在太阳能利用和照明领域等非成像光学应用方面提供更好的使用价值和前景。

基于复合抛物面聚光器的LED反射器的设计

针对发光二极管(LED)具有寿命长、发光效率高、显色性好、节能等诸多优点,基于复合抛物面聚光器(CPC)的结构与原理,设计了一种LED反射器,通过与传统荧光灯灯具比较,采用最优化理论和光学软件TracePro对其进行模拟仿真,结果表明这里所设计的反射器具有光场分布合理,充分利用光能节约能源,传统反射器无法比拟的优点。

用于真空太阳集热器的复合抛物面聚光器

设计和优化了几种可应用于真空太阳集热管的CPC反射面,并对各反射面进行了光线跟踪以分析其光学效率,同时对一台CPC集热器进行了瞬时效率测试。作为比较,还对漫反射板集热器进行了光学效率分析和瞬时效率实验。

可用于建筑采暖的槽式复合抛物面聚光器光热特性研究

文章针对太阳能建筑采暖系统集热面积大、换热介质抗冻能力差的问题,设计了一种新型的槽式复合抛物面聚光建筑采暖系统,并分析了该系统中槽式复合抛物面聚光器的聚光原理。文章还建立了槽式复合抛物面聚光器的三维模型,而后利用光学仿真软件分析该聚光器的聚光性能,并搭建试验台研究空气流速对该聚光器光热转化效率的影响。分析结果表明:在光线入射偏角为10°的条件下,当接收体中心与聚光器底部的间距为90mm时,槽式复合抛物面聚光器的光线接收率和聚光效率最优,分别为65.54%和60.25%;在实际天气条件下,槽式复合抛物面聚光器光热转化效率随空气流速增加而升高,当空气流速为4m/s时,该聚光器的光热转化效率达到最大值,为76.73%。

消除复合抛物面聚光器二次反射的设计研究

建立未截短的原复合抛物面聚光器（CPC）、1／2截短CPC以及消除二次反射设计CPC的数学模型，根据光线追踪法和蒙特卡罗法，在几何聚光比为2～10内，计算CPC高度与出射光孔宽度的比值，并依据该比值分析CPC的经济性，计算CPC最佳均匀面上的非均匀度和最大辐照度，进而分析CPC聚光均匀性．结果表明：在相同几何聚光比下，消除二次反射设计CPC的经济性和聚光均匀性最好．

基于复合抛物面聚光器的光纤耦合系统研究

为了使光纤激光器能高效率地抽运、完成大功率激光的输出,一般通过双透镜组将抽运源耦合进有源掺杂光纤。而为了进一步提高抽运效率、简化耦合系统,可以用复合抛物面聚光器来取代双透镜组。复合抛物面聚光器可以将最大接收角范围内的光全部会聚到其出射面,并且大部分能量都集中在有源掺杂光纤的数值空间范围内,因此具有很高的耦合效率。此外,复合抛物面聚光器还具有结构简单、尺寸较小、与抽运光源的对接简单等优点。仿真研究证实了复合抛物面聚光器比双透镜组的耦合效率更高,非常适用于光纤激光器的抽运光注入实验,为生成大功率激光器提供了条件。

复合抛物面聚光器参数对太阳能激光器聚光效率的影响

在采用二级聚光的太阳能激光器聚光系统中,使用焦距为1200mm菲涅耳透镜实现一级聚光、全反射复合抛物面聚光器(CPC)实现二次聚光,对直径为6mm的工作物质进行端面泵浦。为了分析CPC各参数对聚光效率的影响,通过改变出射口半径、最大接收角,CPC位置和上下端截取比,采用Tracepro光学软件模拟系统的聚光性能。结果表明:优化后的CPC,总的聚光效率可以达到50.4%。

新型V形接收体复合抛物面聚光器性能分析

复合抛物面聚光器中的接收体多为翅片式玻璃真空管,该接收体不适合对气体介质进行聚光集热。文章设计了新型V形接收体复合抛物面聚光器,通过在单层玻璃管中嵌入V形不锈钢板,实现了聚焦太阳能的光热转化,提高了空气介质的温度。文章利用光学仿真软件对复合抛物面聚光器内光线的传播情况进行了模拟计算,并在实际天气条件下,测试了不同空气流速对V形接收体出口温度的影响,研究了聚光器内封闭空腔和玻璃盖板的温度变化趋势,通过计算得到了复合抛物面聚光器的集热效率。分析结果表明:接收体出口温度随着空气流速的减小而升高,当空气流速由3.03 m/s减小至1.03 m/s时,接收体出口最高温度由44.13℃升高至70.9℃;复合抛物面聚光器集热效率随着空气流速的增大而增大,当空气流速由1.03 m/s增大至3.03 m/s时,复合抛物面聚光器平均集热效率增加了47.91%。

复合抛物面聚光器(CPC)截短对其性能的影响

论述了CPC的截短对其聚光比、最大聚光角和高宽比的影响,给出了其性能参数随截去率的变化曲线,为用户获取最佳经济性提供了参考依据。

复合抛物面聚光器在光电感烟探测器应用研究

基于复合抛物面聚光器的设计原理,提出可应用于点型光电感烟探测器的聚光器设计方法以及装配方式。与现有聚光器相比,研究设计的聚光器能够限制收集散射光线的散射角范围。根据点型光电感烟探测器光学暗室的结构特点,确定聚光器初始模型基本参数,并提出侧面光线入口设计方式以及安装方式,增大聚光器的聚光性能。利用光学仿真软件TracePro对剖切后的聚光器进行光学模拟,研究不同剖切角的聚光器对光线的收集情况,模拟结果表明,选择恰当的剖切方式,可以增大聚光器对入射光线的角度接收范围或空间接收范围,有利于增强探测器的探测性能。

一种基于复合抛物面聚光器的太阳能幕墙模块结构

项目组设计了一套选择性聚光光伏系统及其智能控制APP,能够广泛应用于现代城市建筑的外表面,提供一种综合采光、隔热与太阳能利用的解决方案。相比于传统光伏幕墙具有光伏板使用面积减少64%;能够通过自主调节工作模式,保证光伏板工作温度不超过50℃,以避免墙体过热的优势。