一种太阳能线形聚光器的设计与分析
发布时间：2021-04-28 18:09
虽然太阳能资源丰富、清洁无污染、可持续利用,但是,太阳能的分散性导致其能流密度低、其间歇性使得太阳辐射照度不稳定,这就意味着必须采用一定的技术和装置对太阳能进行收集。本文主要研究太阳能聚光器—改良的线形菲涅尔透镜,它是将太阳光通过透镜的方式聚集成线形以增加其能量密度的同时也便于太阳能热能收集与传递的一种现有技术。目前,菲涅尔透镜因其特有的优势已被广泛研究和应用,其中点聚焦菲涅尔透镜因其高聚光倍数已被广泛应用于光伏发电技术,而具有较低聚光倍数的线聚焦菲涅尔透镜却少有人研究。本文主要设计线聚焦菲涅尔透镜,分析其聚光效果,并将其设计成多行线聚焦聚光器用于平板太阳能,不仅为菲涅尔透镜的研究提供了一个新的思路,同时因设计的聚光太阳能系统易于与高层建筑结合的优势也为太阳能热水器的普及提供了一个新的途径。论文首先从菲涅尔透镜的光学原理和几何原理出发,依据2010年吴贺利推导出的菲涅尔透镜的一般设计公式,给出本次菲涅尔透镜的设计公式,即线形菲涅尔透镜棱角α的计算公式;依据计算公式和Matlab软件计算需要的透镜模型参数,利用Pro/E三维参数化建模,然后将建立的模型导入Trace Pro光学模拟软件中...
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 绪论
1.1 太阳能资源及其利用
1.1.1 太阳能资源
1.1.2 太阳能的利用
1.2 太阳能聚光器的研究现状
1.3 本课题的研究背景及研究内容
1.3.1 本课题的研究背景
1.3.2 本课题的研究意义
1.3.3 本课题的研究内容
1.3.4 创新点
第2章 菲涅尔聚光器的理论基础
2.1 菲涅尔聚光器的提出
2.2 菲涅尔透镜的设计方法
2.2.1 设计原理
2.2.2 光线追迹方法
2.3 菲涅尔透镜的分类和设计
2.3.1 菲涅尔透镜的分类
2.3.2 菲涅尔透镜的设计
2.4 菲涅尔透镜的聚光效果参数
2.4.1 聚光比
2.4.2 聚光效率
2.5 跟踪系统
2.5.1 太阳光的特性
2.5.2 阳光跟踪系统
2.6 本章小结
第3章 菲涅尔透镜聚光性能仿真模拟分析
3.1 菲涅尔聚光器结构分析
3.1.1 透镜棱宽对其聚光性能的影响
3.1.2 透镜的F数对其聚光性能的影响
3.1.3 入射光线角度对聚光性能的影响
3.2 菲涅尔透镜的光学模拟
3.2.1 太阳光谱模拟
3.2.2 光学模拟软件的介绍
3.3 菲涅尔聚光器光学仿真
3.3.1 平面线形菲涅尔透镜的光学模拟实验
3.3.2 曲面线形菲涅尔透镜的光学模拟实验
3.4 本章小结
第4章 多行线形菲涅尔聚光器的应用分析
4.1 目前我国太阳能热水器的种类
4.2 我国太阳能热水器的发展趋势
4.3 多行线形菲涅尔透镜用于太阳能热水器的可行性分析
4.3.1 多行平面线形菲涅尔聚光器
4.3.2 多行曲面线形菲涅尔聚光器
第5章 结论及建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式焦点法线聚焦菲涅耳聚光器设计及性能分析[J]. 李望,徐熙平,宋贺伦,茹占强,卢鑫,张国玉,张耀辉. 红外与激光工程. 2010(04)
[2]菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究[J]. 姚叙红,朱林泉,薛忠晋,邢进,杨敏. 红外. 2009(03)
[3]可再生能源产业(太阳能利用)发展概览[J]. 时璟丽. 阳光能源. 2009(01)
[4]太阳能热利用的思考[J]. 王军. 高科技与产业化. 2008(11)
[5]免跟踪透射式太阳聚光器的设计[J]. 宁铎,刘飞航,吴彦锐,狄亮,姚玺,屈毅. 光子学报. 2008(11)
[6]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 上海交通大学学报. 2008(03)
[7]太阳能热发电系列文章（15）——太阳能热发电中的聚光器[J]. 王军,张耀明,金保升,刘德有,安翠翠. 太阳能. 2007(09)
[8]折面形抛物柱聚光器的设计与分析[J]. 张翼中,崔文智,陈清华. 顺德职业技术学院学报. 2007(03)
[9]住宅太阳能热水系统的节能与经济分析[J]. 董伟玉. 建筑施工. 2005(03)
[10]折面形抛物柱太阳能聚光器的研制[J]. 宁铎. 太阳能学报. 2003(05)
博士论文
[1]太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究[D]. 刘颖.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[2]菲涅尔太阳能聚光器研究[D]. 吴贺利.武汉理工大学 2010
[3]热管平板式太阳能集热器和太阳能热水系统的研究[D]. 刘继者.天津大学 2007
[4]济南地区风力发电和太阳能发电资源潜力分析[D]. 舒海静.山东大学 2005
本文编号：3165933
【文章来源】：武汉工程大学湖北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 绪论
1.1 太阳能资源及其利用
1.1.1 太阳能资源
1.1.2 太阳能的利用
1.2 太阳能聚光器的研究现状
1.3 本课题的研究背景及研究内容
1.3.1 本课题的研究背景
1.3.2 本课题的研究意义
1.3.3 本课题的研究内容
1.3.4 创新点
第2章 菲涅尔聚光器的理论基础
2.1 菲涅尔聚光器的提出
2.2 菲涅尔透镜的设计方法
2.2.1 设计原理
2.2.2 光线追迹方法
2.3 菲涅尔透镜的分类和设计
2.3.1 菲涅尔透镜的分类
2.3.2 菲涅尔透镜的设计
2.4 菲涅尔透镜的聚光效果参数
2.4.1 聚光比
2.4.2 聚光效率
2.5 跟踪系统
2.5.1 太阳光的特性
2.5.2 阳光跟踪系统
2.6 本章小结
第3章 菲涅尔透镜聚光性能仿真模拟分析
3.1 菲涅尔聚光器结构分析
3.1.1 透镜棱宽对其聚光性能的影响
3.1.2 透镜的F数对其聚光性能的影响
3.1.3 入射光线角度对聚光性能的影响
3.2 菲涅尔透镜的光学模拟
3.2.1 太阳光谱模拟
3.2.2 光学模拟软件的介绍
3.3 菲涅尔聚光器光学仿真
3.3.1 平面线形菲涅尔透镜的光学模拟实验
3.3.2 曲面线形菲涅尔透镜的光学模拟实验
3.4 本章小结
第4章 多行线形菲涅尔聚光器的应用分析
4.1 目前我国太阳能热水器的种类
4.2 我国太阳能热水器的发展趋势
4.3 多行线形菲涅尔透镜用于太阳能热水器的可行性分析
4.3.1 多行平面线形菲涅尔聚光器
4.3.2 多行曲面线形菲涅尔聚光器
第5章 结论及建议
5.1 结论
5.2 建议
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]分布式焦点法线聚焦菲涅耳聚光器设计及性能分析[J]. 李望,徐熙平,宋贺伦,茹占强,卢鑫,张国玉,张耀辉. 红外与激光工程. 2010(04)
[2]菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究[J]. 姚叙红,朱林泉,薛忠晋,邢进,杨敏. 红外. 2009(03)
[3]可再生能源产业(太阳能利用)发展概览[J]. 时璟丽. 阳光能源. 2009(01)
[4]太阳能热利用的思考[J]. 王军. 高科技与产业化. 2008(11)
[5]免跟踪透射式太阳聚光器的设计[J]. 宁铎,刘飞航,吴彦锐,狄亮,姚玺,屈毅. 光子学报. 2008(11)
[6]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 上海交通大学学报. 2008(03)
[7]太阳能热发电系列文章（15）——太阳能热发电中的聚光器[J]. 王军,张耀明,金保升,刘德有,安翠翠. 太阳能. 2007(09)
[8]折面形抛物柱聚光器的设计与分析[J]. 张翼中,崔文智,陈清华. 顺德职业技术学院学报. 2007(03)
[9]住宅太阳能热水系统的节能与经济分析[J]. 董伟玉. 建筑施工. 2005(03)
[10]折面形抛物柱太阳能聚光器的研制[J]. 宁铎. 太阳能学报. 2003(05)
博士论文
[1]太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究[D]. 刘颖.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]菲涅尔透镜聚光性能研究[D]. 陈志明.中国计量学院 2013
[2]菲涅尔太阳能聚光器研究[D]. 吴贺利.武汉理工大学 2010
[3]热管平板式太阳能集热器和太阳能热水系统的研究[D]. 刘继者.天津大学 2007
[4]济南地区风力发电和太阳能发电资源潜力分析[D]. 舒海静.山东大学 2005
本文编号：3165933
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