定日镜镜面弯曲机构设计及面形优化

塔式太阳能热电站存在着定日镜面形精度不足,反射光斑尺寸大的问题,限制着系统的转化效率和成本。针对该问题,通过光学分析建立理想定日镜面形模型,该面形为随时间与位置变化的抛物面的一部分;基于板壳力学提出一种平板弯曲机构,与传统镜面采取的一致刚度分布不同,对方形平板进行二维刚度分布设计,使简单、低成本的弯矩输入载荷可以实现定日镜所需面形;基于有限元分析、光线追迹、牛顿迭代优化等数值程序,计算机构对给定时刻太阳角的最优面形,以及在全年太阳角分布下静态最优化面形的平均光学效率;设计制造定日镜面形试验系统并进行了原理试验;仿真与试验结果表明,机构实现面形可有效减小反射光斑尺寸,效率高于普通平面镜,且结构简单成本低,易于制造与现场装调,为实际系统设计提供了参考思路。