新型槽式太阳能集热器光学及热力学性能分析

针对传统槽式太阳能集热器聚光不均匀导致较大热应力的情况,提出了一种新型加装聚光器的槽式集热器,并利用蒙特卡罗光线追迹法以及有限元法分析了新型集热器的聚光特性、热应变以及热应力等特性,得到了集热管周围的热流密度分布,再以此为基础分析了集热管周围圆周方向的温度场分布,从而对集热管的热应力进行了计算。结果表明:相较于传统槽式集热器的集热管,新型太阳能槽式集热器的集热管在管周方向的热流密度分布更趋均匀,从而应力、应变分布也有明显改善,可有效提高集热器的使用寿命。

非均匀热流下球形腔式吸热器热性能的数值研究

建立了球形腔式吸热器三维模型;以基于蒙特卡罗光线追迹法（MCRT）进行光学模拟得到的能流分布,作为吸热管壁的热边界条件;通过数值模拟研究球形吸热器的耦合传热问题;探讨吸热流体入口参数对热性能的影响。研究表明：吸热管壁的辐射能流密度分布不均匀;在相同条件下,下入口吸热器的热性能优于上入口吸热器;在吸热流体的入口速度为0.2-0.4 m/s,提高流速可明显增大吸热器热效率,入口速度大于0.6 m/s时,热效率的增大速率变得平缓;随入口温度升高,热效率几乎呈线性下降。基于非均匀热流边界条件下的吸热器三维数值模拟结果更符合实际情况,为吸热器的优化设计与推广应用提供依据和参考。

线性菲涅尔太阳能系统光热耦合模拟方法研究

本文针对具有多管梯形腔式吸热器的线性菲涅尔(LFR)系统及其光能聚集与光热转换复杂过程,提出了一种基于蒙特卡罗光线追迹法(MCRT)和有限容积法(FVM)的三维MCRT-FVM光热耦合计算方法。该耦合方法采用MCRT计算系统光能聚集过程,而采用FVM计算吸热器内的光热转换过程,同时两种方法在吸热器内进行耦合,从而实现了对系统光能聚集与光热转换过程的直接研究。在此基础上,采用该方法进一步分析了系统光学性能、吸热器温度特性以及系统光热转化性能。研究结果表明,该方法具有较高的准确性和可靠性,可实现对LFR系统聚光与光热转换性能的直接研究与预测,所获得的系统性能参数可进一步指导LFR系统的设计和性能优化。