[發(fā)明專利]一種傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能預(yù)測方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110007813.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112685943B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海紅;季祥;張丹;翟天嵩;劉忠超;蓋曉華;張季萌
• 申請（專利權(quán)）人: 南陽理工學(xué)院;河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/10;G06F17/13;G06T17/20;G02B19/00
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41173
• 代理人: 張海青

本發(fā)明提供一種傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能預(yù)測方法和系統(tǒng)，預(yù)測方法包括如下步驟：建立傘狀柔性張拉膜聚光器的三角形網(wǎng)格模型；對傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜進行找形設(shè)計，得到找形后傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜中各三角形網(wǎng)格的幾何位置坐標(biāo)；在反光薄膜上隨機生成光線的入射點，利用菲涅爾原理，結(jié)合太陽光不平行度計算入射光線經(jīng)薄膜反射后的反射方程以得到反射光線，得到經(jīng)傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜反射后光線落在接收面的位置；根據(jù)接收面接收的反射光線對傘狀柔性張拉膜聚光器的聚光性能進行預(yù)測。本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠解決對傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能評價不準(zhǔn)確的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能評價技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能預(yù)測方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前聚光太陽能發(fā)電具有效率高、占地少等優(yōu)勢可以降低太陽能發(fā)電的成本，是太陽能發(fā)電領(lǐng)域的一個重要方向。太陽能聚光發(fā)電是通過匯聚太陽光的方式來提高光電轉(zhuǎn)換效率。傳統(tǒng)的匯聚太陽光原件主要是菲涅爾透鏡、固面聚光器等。傳統(tǒng)的聚光設(shè)備通常使用玻璃、發(fā)光鋁板等來匯聚太陽光，這些聚光器的材料導(dǎo)致聚光設(shè)備的質(zhì)量較重，且生產(chǎn)時制造成本較高。

張拉薄膜結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)，在很多領(lǐng)域都有著應(yīng)用廣泛。張拉膜聚光器利用反光薄膜張拉成形并匯聚太陽光，不僅能夠在很大程度上降低聚光器的重量，而且還降低整個聚光發(fā)電系統(tǒng)的成本低，因此，這種張拉膜設(shè)備越來越引起人們的關(guān)注。反光薄膜張拉后的聚光性能對整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。數(shù)值模擬聚光效果是評價聚光器性能的重要方法。

張拉反光膜在無內(nèi)應(yīng)力時處于松弛狀態(tài)，無法成形反光形面，也就無法聚集太陽光。在給定初始預(yù)應(yīng)力成形后張拉膜的幾何形態(tài)才是聚光器的聚光功能形面，其聚光性能是評價聚光器好壞的核心技術(shù)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能預(yù)測方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能評價不準(zhǔn)確的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種傘狀柔性張拉膜聚光器聚光性能預(yù)測方法，包括如下步驟：

步驟一：建立傘狀柔性張拉膜聚光器反光薄膜的三角形網(wǎng)格模型；

步驟二：對傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜進行找形設(shè)計，得到找形后傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜中各三角形網(wǎng)格的幾何位置坐標(biāo)；

步驟三：在傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜三角形網(wǎng)格上隨機生成光線的入射點，利用菲涅爾原理，結(jié)合太陽光不平行度和入射光線經(jīng)薄膜反射后的反射方程計算反射光線；

步驟四：計算反射光線與接收器接收面的交點坐標(biāo)，將該交點坐標(biāo)值作為經(jīng)傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜反射后光線落在接收器接收面的位置；

步驟五：根據(jù)接收器接收面接收到的反射光線數(shù)量，對傘狀柔性張拉膜聚光器的聚光性能進行預(yù)測。

進一步的，建立傘狀柔性張拉膜聚光器反光薄膜三角網(wǎng)格模型的方法為：

獲取傘狀柔性張拉膜聚光器的口徑和支撐肋數(shù)量，在各支撐肋上設(shè)置多個均勻分布的主節(jié)點，以徑口面為投影面，獲取各主節(jié)點在投影面的坐標(biāo)，并根據(jù)各主節(jié)點在投影面的坐標(biāo)計算其空間坐標(biāo)；

在環(huán)形相鄰兩個主節(jié)點之間插入中間節(jié)點，并根據(jù)各主節(jié)點的空間坐標(biāo)計算各中間節(jié)點的空間坐標(biāo)；

將相鄰兩環(huán)之間的主節(jié)點和中間節(jié)點拓撲連接構(gòu)成三角膜片，得到傘狀柔性張拉膜聚光器反光薄膜的三角網(wǎng)格模型。

進一步的，所述步驟二中通過力密度法或動力松弛法或有限元法對傘狀柔性張拉膜聚光器的反光薄膜進行找形設(shè)計。

進一步的，以傘狀柔性張拉膜聚光器接收面的能流密度、光學(xué)接收效率、平均光學(xué)聚光比作為其聚光性能的評價指標(biāo)。