挠曲柱面反射镜热弯过程研究

发布时间：2020-05-05 16:44

【摘要】：在太阳能中高温热利用产业化进程中,成本问题是阻碍其发展的一个重要原因。对于太阳能热发电用槽式聚光镜,尽快开发出一种造价成本低廉而聚光性能优良的聚光镜已非常迫切。挠曲柱面聚光镜作为一种新型高次曲面聚光镜在这方面已表现出很大的潜力,本文对这种聚光镜热弯控制和面型优化进行了研究。首先,基于空心模具下挠曲柱面成型方法,本文对热弯面型误差影响因素的容忍度进行了分析,分析因素主要包括模具制造误差、玻璃几何尺寸误差和热弯拱高误差。通过分析发现由玻璃宽度引起的二维变形和最大挠度控制误差对挠曲面型的影响较大,是保证聚光镜具有高质量面型的重点控制因素。其次,在热弯面型控制方面,建立了热弯过程中面型的粘弹性动态描述方程,并对影响热弯速度的因素进行分析。综合考虑热惯性变形和热回弹变形对最终热弯面型的影响,模拟预测热弯退火点,并借助热弯指示放大器实现热弯拱高的控制。玻璃宽度方向的二维面型误差通过限位横梁和指示放大器配合使用进行控制,实验测试表明误差可控制在1mm以内,有效降低了镜组设计和安装调试难度。然后,针对挠曲柱面镜聚光裁切比例较大这一问题,提出通过在热弯过程中施加集中载荷和施加弯矩来优化聚光镜面型。通过Tracepro软件对这两种优化面型聚光镜的聚光特性进行了分析,相较于均布荷载下的挠曲柱面镜,面型优化后的聚光焦斑宽度可减小10%以上,周向能流密度分布更加集中,有利于降低追日精度和支撑结构刚度。最后,在保证前期设计参数的基础上,本文用施加弯矩优化后的单镜在保持同样的裁切方案的前提下和优化之前的镜组进行了比较验证,发现通过各列单镜角度和位置的微调后镜组聚光焦斑宽度由63mm减小到55mm。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK513.1

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本文编号：2650457