导光板型太阳能聚光器的设计方法研究
发布时间：2023-05-18 05:37
对于导光板型太阳能聚光器而言,由于其结构的复杂性,单独应用成像光学理论或非成像光学理论已不能够满足系统设计的需求,应该在考虑导光板型聚光器实际应用需要的基础上,通过成像光学理论和非成像光学理论相结合的方式寻求设计方案。本论文致力于导光板型太阳能聚光器设计方法的研究,旨在建立能够同时获得高聚光比高聚光效率的聚光器设计理论,为导光板型太阳能聚光器设计提供一系列有效的光学解决方案。论文第一阶段针对目前导光板型聚光器中聚光模块阵列与导光板之间存在对准误差导致光线耦合效率下降的问题,提出了基于对准误差免校正的聚光器设计方法,并给出了两种导光板型聚光器设计。其中,基于仿生光学复眼的导光板型聚光器采用柱面面型的聚光模块设计,通过光线耦合结构与导光板直接相连免除了传统聚光器中存在的对准误差,同时由于柱面透镜的性质,简化了传统双轴跟踪的太阳跟踪方式,节省了设计成本;基于抛物面阵列的导光板型聚光器采用部分抛物面作为聚光模块的反射面型,通过在聚光模块下表面添加三棱柱耦合结构的设计,使得聚光模块与导光板之间的对准误差免于校正,该设计通过减小会聚光线与水平面之间的夹角,增加了导光板中两次全反射之间的传播距离,降...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 太阳能利用综述
1.2.1 太阳能热利用
1.2.2 太阳能光伏发电
1.2.3 我国太阳能资源及开发应用
1.3 太阳能聚光方式及研究进展
1.3.1 反射型聚光器
1.3.2 透射型聚光器
1.3.3 混合型聚光器
1.4 本文主要研究内容
第二章 MONTE CARLO光线追迹法及非成像光学理论
2.1 MONTE CARLO光线追迹方法
2.1.1 Monte Carlo光线追迹方法基本思想
2.1.2 Monte Carlo光线追迹方法求解过程
2.2 非成像光学
2.2.1 非成像光学涵义
2.2.2 太阳能聚光器聚光性能表征
2.2.3 非成像聚光设计理论
2.3 本章小结
第三章 基于对准误差免校正的导光板型聚光器设计方法
3.1 引言
3.2 基于仿生光学复眼的导光板型聚光器设计
3.2.1 复眼的结构功能
3.2.2 仿生光学复眼的设计
3.2.3 漏斗型结构的选型
3.2.4 曲线型光线耦合结构的设计
3.2.5 聚光性能分析
3.3 基于抛物面阵列的导光板型聚光器设计
3.3.1 抛物面聚光模块设计
3.3.2 光线耦合结构的设计
3.3.3 基于抛物面阵列的导光板型聚光器设计
3.3.4 聚光性能分析
3.4 本章小结
第四章 基于自由曲面光学的导光板型聚光器设计方法
4.1 引言
4.2 导光板型FRESNEL聚光器设计
4.2.1 Fresnel聚光模块设计
4.2.2 离散面型点计算方法
4.2.3 导光板设计
4.2.4 聚光性能分析
4.2.5 Fresnel聚光模块与导光板相对位置公差分析
4.3 基于椭圆型MONGE-AMP?RE方程的聚光器设计
4.3.1 基于太阳光平行入射的正向椭圆型Monge-Amp?re方程推导
4.3.2 非线性边界条件的椭圆型Monge-Amp?re方程求解
4.3.3 基于椭圆型Monge-Amp?re方程的聚光器设计方法验证
4.3.4 聚光性能分析
4.3.5 自由曲面聚光模块与半球耦合结构相对位置公差分析
4.4 本章小结
第五章 基于无漏光导光板的聚光器设计方法
5.1 引言
5.2 面向线聚焦无漏光导光板的聚光器设计
5.2.1 设计原理
5.2.2 面向线聚焦无漏光导光板的聚光器设计方法验证
5.2.3 线聚焦无漏光导光板的改进设计
5.2.4 最大无漏光几何聚光比的对比分析
5.2.5 线聚焦无漏光导光板型聚光器聚光性能对比分析
5.3 面向点聚焦无漏光导光板的聚光器设计
5.3.1 设计原理
5.3.2 面向点聚焦无漏光导光板的聚光器设计方法验证
5.3.3 点聚焦无漏光导光板的改进设计
5.3.4 最大无漏光几何聚光比的对比分析
5.3.5 点聚焦无漏光导光板型聚光器聚光性能对比分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究工作总结
6.2 论文主要创新工作
6.3 存在的不足与进一步工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文
本文编号：3818780
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 太阳能利用综述
1.2.1 太阳能热利用
1.2.2 太阳能光伏发电
1.2.3 我国太阳能资源及开发应用
1.3 太阳能聚光方式及研究进展
1.3.1 反射型聚光器
1.3.2 透射型聚光器
1.3.3 混合型聚光器
1.4 本文主要研究内容
第二章 MONTE CARLO光线追迹法及非成像光学理论
2.1 MONTE CARLO光线追迹方法
2.1.1 Monte Carlo光线追迹方法基本思想
2.1.2 Monte Carlo光线追迹方法求解过程
2.2 非成像光学
2.2.1 非成像光学涵义
2.2.2 太阳能聚光器聚光性能表征
2.2.3 非成像聚光设计理论
2.3 本章小结
第三章 基于对准误差免校正的导光板型聚光器设计方法
3.1 引言
3.2 基于仿生光学复眼的导光板型聚光器设计
3.2.1 复眼的结构功能
3.2.2 仿生光学复眼的设计
3.2.3 漏斗型结构的选型
3.2.4 曲线型光线耦合结构的设计
3.2.5 聚光性能分析
3.3 基于抛物面阵列的导光板型聚光器设计
3.3.1 抛物面聚光模块设计
3.3.2 光线耦合结构的设计
3.3.3 基于抛物面阵列的导光板型聚光器设计
3.3.4 聚光性能分析
3.4 本章小结
第四章 基于自由曲面光学的导光板型聚光器设计方法
4.1 引言
4.2 导光板型FRESNEL聚光器设计
4.2.1 Fresnel聚光模块设计
4.2.2 离散面型点计算方法
4.2.3 导光板设计
4.2.4 聚光性能分析
4.2.5 Fresnel聚光模块与导光板相对位置公差分析
4.3 基于椭圆型MONGE-AMP?RE方程的聚光器设计
4.3.1 基于太阳光平行入射的正向椭圆型Monge-Amp?re方程推导
4.3.2 非线性边界条件的椭圆型Monge-Amp?re方程求解
4.3.3 基于椭圆型Monge-Amp?re方程的聚光器设计方法验证
4.3.4 聚光性能分析
4.3.5 自由曲面聚光模块与半球耦合结构相对位置公差分析
4.4 本章小结
第五章 基于无漏光导光板的聚光器设计方法
5.1 引言
5.2 面向线聚焦无漏光导光板的聚光器设计
5.2.1 设计原理
5.2.2 面向线聚焦无漏光导光板的聚光器设计方法验证
5.2.3 线聚焦无漏光导光板的改进设计
5.2.4 最大无漏光几何聚光比的对比分析
5.2.5 线聚焦无漏光导光板型聚光器聚光性能对比分析
5.3 面向点聚焦无漏光导光板的聚光器设计
5.3.1 设计原理
5.3.2 面向点聚焦无漏光导光板的聚光器设计方法验证
5.3.3 点聚焦无漏光导光板的改进设计
5.3.4 最大无漏光几何聚光比的对比分析
5.3.5 点聚焦无漏光导光板型聚光器聚光性能对比分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究工作总结
6.2 论文主要创新工作
6.3 存在的不足与进一步工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表论文
本文编号：3818780
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/3818780.html
