[發明專利]針對球面光能收集計算的光機耦合方法

有效

• 申請號: 202210872627.0
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115292994B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 王東旭;張逸群;段寶巖;李仙麗;樊冠恒;李欣童;杜瑩春
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/20;G06F17/16;G06F17/12;G02B27/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

1.針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，建立球面聚光的光機耦合基礎模型；

步驟2，將步驟1建立的光機耦合基礎模型轉換為向量形式；

步驟3，計算光機耦合基礎模型中F(φ)反射光線角度函數；

步驟4，計算反射光線角度函數F(φ)中的反射光線n_lr；

步驟5，計算聚光模型中聚光反射面或聚光接收面結構變形誤差δ；

步驟6，將步驟5所得的結構變形誤差δ加入光機耦合基礎模型中；

所述步驟6的具體過程為：

在光機耦合模型中加入結構誤差參數δ，假設聚光反射面及聚光接收面分別存在誤差δ_c、δ_r，然后對整個光機耦合基礎模型進行修正，修正后的公式為：

其中，n_cδ＝n_c+δ_c，n_rδ＝n_r+δ_r，r_δ＝r+δ_r-δ_c，n_liδ＝n_li-δ_c；

n_lrδ＝2(n_cδ'·n_liδ')·n_cδ'-n_liδ'?(7)；

步驟7，使用積分法計算步驟6所得的光機耦合基礎模型中聚光接收面的光分布結果。

2.根據權利要求1所述的針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：所述步驟1的具體過程為：

任取聚光反射面和聚光接收面上的兩微元面d_Ac和d_Ar，p為d_Ar上一點，則d_Ar接收的由d_Ac反射的太陽光能量為：

式中，F(φ)為反射光線角度函數，θ_r為兩微元面的連線與接收面上的微元面d_Ar的法向量之間的夾角，θ_c表示兩微元面之間的連線與聚光反射面反射面上微元面d_Ac法向量之間的夾角，r表示d_Ac與p點之間的距離。

3.根據權利要求2所述的針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：所述步驟2的具體過程為：

設聚光反射面上的微元面d_Ac的法向向量為n_c，接收面微元面d_Ar的法向向量為n_r，d_Ac與d_Ar之間指向向量為r，則光機耦合基礎模型式(1)可轉換為：

4.根據權利要求3所述的針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：所述步驟3的具體過程為：采用如下公式(3)計算反射角度函數F(φ)：

其中，G_bn為口徑面的入射光強，s為太陽張角；φ為反射光線和d_Ac與d_Ar之間指向向量r之間的夾角，具體形式為

其中，n_lr為反射光線。

5.根據權利要求4所述的針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：所述步驟4的具體過程為：

球面反射光線n_lr由法線n_c和入射光線n_li求得，法線n_c為反射點與球心的連線，入射光線為垂直口徑面入射，則求得反射光線n_lr為：

n_lr＝2(n_c'·n_li')·n_c'-n_li'?(5)；

其中n_c'，n_li'為n_c，n_li的單位向量。

6.根據權利要求5所述的針對球面光能收集計算的光機耦合方法，其特征在于：所述步驟5的具體過程為：結構變形誤差δ包括隨機誤差δ₁和系統誤差δ₂，則結構變形誤差為δ＝δ₁+δ₂。