太阳能模拟器聚光仿真及能流分布特性调控分析

高通量太阳能模拟器作为聚光太阳能热利用研究的重要实验平台,其聚光能流分布特性受运行功率、聚光镜结构等多种因素影响。该文以18 kW聚光太阳能模拟器实验平台为基础,采用蒙特卡罗光线追踪法(MCRT)进行光学仿真,分析其聚光能流特性。结果表明,聚焦光斑能流密度与氙灯运行功率呈线性关系,此外,安装误差等因素产生的靶面离焦现象将降低聚光能流密度与不均匀度。进一步地,为研究太阳能模拟器聚光结构的影响特性,计算分析了非共轴椭球面结构的聚光能流分布特征,与传统椭球设计相比,在非共轴偏转角为1.0°和1.5°时,对应聚光能流不均匀度分别降低至35.56%和12.48%,显著提高了聚光能流的均匀性。研究结果将为优化太阳能模拟器结构设计、改善其能流特性提供参考,以更好地满足太阳能热利用的实验需求。