[發明專利]風載作用的碟式光熱系統吸熱器表面能流分布預測方法

在審

• 申請號: 201410782884.0
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104657585A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 彭佑多;顏健
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種風載作用的碟式光熱系統吸熱器表面能流分布預測方法，包括如下步驟：

(1)基于機架未變形前的結構和聚光器反射鏡面的拋物線曲面，計算聚光器各反射鏡面的四個安裝節點的空間坐標向量A_ij、B_ij、C_ij、D_ij，下標i為聚光器反射鏡的周向分區編號，j為徑向分區編號；對聚光器的采光區域采用正方形域包絡，對正方形域劃分為K×M個等面積的網格微元，其中：K＝M，并計算各網格中心的空間位置向量p₀和法線向量N_p0，且判斷各網格所在的鏡面單元編號；

(2)根據用戶要求選取風速，由計算流體力學理論或風洞實驗得到機架結構的風載荷，并根據胡克定律計算反射鏡面、吸熱器等安裝節點位置變形與載荷的關系：

ε＝[K]^-1·[P]

式中，ε為機架結構因受重力和風載荷作用而偏離機架未變形前的位置的位移；[K]為機架結構的剛度矩陣；[P]為載荷矩陣，由重力載荷和風載荷組成；(3)計算機架結構承載變形后各反射鏡面內各網格中心的空間位置向量和法線向量，根據反射鏡面安裝節點的變形，由剛體運動幾何理論得到的機架承載后反射鏡面內各網格中心位置的空間坐標為：

p₁＝p₀·R₁(i,j)+Move(i,j)

得到的各網格中心點法線向量為：

N_p1＝N_p0·R₁(i,j)

式中，R₁(i,j)是編號為ij的反射鏡面單元內任意網格中心點的空間位置旋轉作用矩陣；Move(i,j)是編號為ij的反射鏡面單元內任意網格中心點空間位置的平移作用矩陣；

(4)根據步驟(2)計算的吸熱器安裝位置的變形，由剛體運動幾何理論計算吸熱器腔體的熱管和反射錐的曲面方程，并對曲面劃分網格；

(5)基于太陽光錐能量模型，將反射鏡面內各網格中心的太陽入射光錐進行離散，根據光線跟蹤理論和鏡面反射定律，計算所有太陽入射光線經聚光器反射鏡面內各網格中心的反射光線參數方程，計算反射光線與吸熱器的熱管和反射錐曲面的有效交點，并確定該交點所在的網格區域，且將光線攜帶的能量賦值給該網格區域；然后，統計吸熱器腔體曲面各網格接收的總能量，并計算各網格區域的表面積，得到熱管和反射錐曲面的能流分布。