[發(fā)明專利]一種碟式三角元拼合拋物面薄膜聚光器聚光性能預(yù)測方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811258867.1 | 申請日： | 2018-10-26 |
| 公開（公告）號： | CN109460594B | 公開（公告）日： | 2023-04-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 季祥;鄭飛;王海紅;李鵬;鄭濤;芮喜;任星;張峰斌 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安電子科技大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F111/08 |
| 代理公司： | 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108 | 代理人： | 孟凡臣 |
| 地址： | 710071*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 三角 拼合 拋物面 薄膜 聚光器 聚光 性能 預(yù)測 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種三角元拼合拋物面薄膜聚光器聚光性能預(yù)測方法，其特征在于：至少包含以下步驟：步驟1、建立聚光器反射膜面；步驟2、利用三角元拓撲關(guān)系和頂點坐標(biāo)計算每個三角元的法向量；步驟3、考慮太陽入射光線模擬太陽光錐模型，使用蒙特卡洛方法隨機產(chǎn)生三角元小平面上光線的入射點；步驟4、利用菲涅爾原理計算經(jīng)三角元反射后的光線方程；步驟5、計算反射光線與接受面的交點坐標(biāo)，交點坐標(biāo)值即為經(jīng)三角元反射后光線與接受面的坐標(biāo)；步驟6、統(tǒng)計接受面反射光線交點及能量并計算能流密度分布。本發(fā)明能夠在不同光線入射角情況下，模擬接受面能流密度分布情況。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，具體是一種碟式三角元拼合拋物面薄膜聚光器聚光性能預(yù)測方法。
背景技術(shù)
太陽能熱發(fā)電是將太陽光聚焦后轉(zhuǎn)化為熱能，再利用內(nèi)燃機或蒸汽輪機進行能量交換，最終將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。由于太陽輻照至地面的能量密度較低，理論上最高只能使物體升溫至接近100攝氏度，無法滿足熱發(fā)電要求，因此需要對太陽能進行匯聚。
在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，按聚光器匯聚方式可分為塔式、碟式、槽式和線性菲涅爾式等能量匯聚方式。目前常見的聚光器大多是固面聚光器。聚光器工作面由玻璃或金屬鏡面組成。這種聚光器存在質(zhì)量大，制造成本高，建造困難等很多問題。
索網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)在衛(wèi)星天線、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。索網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，造型美觀等許多優(yōu)點。索網(wǎng)膜反射器在一些特殊環(huán)境下(比如太空無重力環(huán)境)可以達到較高的型面精度，并且質(zhì)量超輕，通常其口徑面密度不超過0.4Kg/m2。但是索網(wǎng)膜反射器在太陽能聚光方面的應(yīng)用比較少見。
聚光薄膜面是薄膜太陽能聚光系統(tǒng)的核心部件。聚光反射面通常是由鍍有反射涂層的反光薄膜組成。太陽光被薄膜面反射匯聚，可以提高接受面能量密度，滿足光熱發(fā)電要求。薄膜面的聚光性能對整個發(fā)電系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。
數(shù)值模擬聚光器的聚光性能是評價聚光器性能的重要方法。國內(nèi)外相關(guān)文獻對拋物面聚光器的聚光性能進行了大量研究，但這種研究大多基于標(biāo)準拋物面聚光器。
發(fā)明專利申請公布號CN107194109A公開了一種利用蒙特卡洛法和坐標(biāo)變換結(jié)合拋物面槽式聚光器建模方法。上述文獻中方法是基于標(biāo)準拋物面方程且應(yīng)用于槽式聚光器，與本發(fā)明方法應(yīng)用對象不同；馬宏財在文獻[1]《高效能空間薄膜聚光光伏系統(tǒng)研究》中利用概率函數(shù)來近似模擬三角元拼合拋物面薄膜聚光器的原理誤差和薄膜褶皺等型面誤差，但是這種方法物理意義不清晰，不能真實反映三角元拼合拋物面的具體情況。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能反映三角元拼合拋物面的實際拼合情況的碟式三角元拼合拋物面薄膜聚光器聚光性能預(yù)測方法，以便在不同光線入射角情況下，模擬接受面能流密度分布情況。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案,一種三角元拼合拋物面薄膜聚光器聚光性能預(yù)測方法，其特征在于：至少包含以下步驟：
步驟1、建立聚光器反射膜面；
步驟2、利用三角元拓撲關(guān)系和頂點坐標(biāo)計算每個三角元的法向量；
步驟3、考慮太陽入射光線模擬太陽光錐模型，使用蒙特卡洛方法隨機產(chǎn)生三角元小平面上光線的入射點；
步驟4、利用菲涅爾原理計算經(jīng)三角元反射后的光線方程；
步驟5、計算反射光線與接受面的交點坐標(biāo)，交點坐標(biāo)值即為經(jīng)三角元反射后光線在接受面的位置；
步驟6、統(tǒng)計接受面反射光線交點及能量并計算能流密度分布。
所述步驟1建立聚光器反射膜面為準測地線網(wǎng)格薄膜面。
所述步驟1建立聚光器反射膜面為三向網(wǎng)格薄膜面。
所述步驟1建立聚光器反射膜面的聚光器口徑面面積為：
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