太陽能熱發(fā)電中的光能傳遞模擬

【摘要】：太陽能熱發(fā)電是一種清潔、可再生能源獲取技術(shù),它通過定日鏡場將太陽光匯聚到接收器,從而將光能轉(zhuǎn)化為熱能進(jìn)行發(fā)電。針對其中的光能傳遞高效模擬問題,本文提出了一個(gè)高效、準(zhǔn)確且適應(yīng)性強(qiáng)的大規(guī)模太陽能熱發(fā)電定日鏡場模擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對太陽光源進(jìn)行建模,使用消隱算法對鏡場中每一個(gè)鏡面上的陰影進(jìn)行預(yù)計(jì)算,同時(shí)對鏡面的微表面反射模型進(jìn)行優(yōu)化,利用蒙特卡洛光線跟蹤準(zhǔn)確計(jì)算接收器在鏡場中的接收效率。上述算法以大規(guī)模并行的方式在CPU和GPU上實(shí)現(xiàn),并根據(jù)CPU和GPU不同的特點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)節(jié)優(yōu)化,以充分發(fā)掘CPU多線程單指令多數(shù)據(jù)流的并行性以及GPU上CUDA大規(guī)模并行計(jì)算的能力,從而適應(yīng)不同的計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,此模擬系統(tǒng)可以勝任大規(guī)模數(shù)據(jù)與計(jì)算的實(shí)時(shí)模擬需求,對定日鏡場的設(shè)計(jì)布局優(yōu)化和收集能量效率進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)預(yù)算。 【關(guān)鍵詞】：太陽能熱發(fā)電 定日鏡場 陰影 微平面反射模型 蒙特卡洛光線跟蹤 圖形處理器 單指令多數(shù)據(jù)集
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題背景10-12
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀10-12
• 1.2 太陽能熱發(fā)電12-22
• 1.2.1 太陽能發(fā)電特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 太陽能熱發(fā)電分類13-18
• 1.2.3 太陽能熱發(fā)電國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.2.4 太陽能熱發(fā)電模擬工作現(xiàn)狀20-21
• 1.2.5 本文的主要工作21-22
• 1.3 本章小結(jié)22-23
• 第2章 太陽定位與定日鏡場建模23-33
• 2.1 太陽跟蹤方式建模23-29
• 2.1.1 太陽位置計(jì)算建模23-25
• 2.1.2 太陽形狀建模25-27
• 2.1.3 太陽輻射強(qiáng)度27-29
• 2.2 定日鏡建模29-32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第3章 定日鏡陰影面積的計(jì)算33-38
• 3.1 遮擋與屏蔽33
• 3.2 特定定目鏡場的改進(jìn)消隱算法33-37
• 3.2.1 算法流程34-35
• 3.2.2 分離軸定理35-36
• 3.2.3 二維平面的多邊形布爾運(yùn)算36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第4章 定日鏡反射光線跟蹤模擬38-51
• 4.1 蒙特卡洛光線跟蹤38-41
• 4.1.1 太陽能熱發(fā)電模擬系統(tǒng)建模39-41
• 4.2 光源計(jì)算41-44
• 4.3 輻射能量計(jì)算44-46
• 4.3.1 氣象學(xué)輻射模型44-46
• 4.3.2 余弦效應(yīng)46
• 4.3.3 大氣衰減因子46
• 4.4 定日鏡反射建模46-49
• 4.4.1 雙向反射分布函數(shù)46-47
• 4.4.2 微平面反射模型47-49
• 4.4.3 反射模型反射光輻射度計(jì)算49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第5章 基于CPU與GPU的算法實(shí)現(xiàn)51-65
• 5.1 CPU實(shí)現(xiàn)51-57
• 5.1.1 單指令多數(shù)據(jù)流51
• 5.1.2 基于SIMD的3DDDA算法51-54
• 5.1.3 多線程SIMD的kd樹空間分割結(jié)構(gòu)54-57
• 5.2 GPU實(shí)現(xiàn)57-64
• 5.2.1 CUDA58-59
• 5.2.2 實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)59-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)果顯示與評估65-78
• 6.1 演示程序65-68
• 6.1.1 定義定日鏡場信息65-67
• 6.1.2 定義太陽信息67-68
• 6.1.3 鏡面網(wǎng)格和采樣設(shè)置68
• 6.2 運(yùn)行結(jié)果68-73
• 6.2.1 陰影預(yù)處理68-69
• 6.2.2 接收器接收輻射量69-70
• 6.2.3 定日鏡場有效輻射量年效率70-71
• 6.2.4 時(shí)間變化對鏡場效率的影響71-72
• 6.2.5 接收器的能流顯示72-73
• 6.3 結(jié)果對比73-77
• 6.3.1 單定日鏡面結(jié)果與性能對比74-75
• 6.3.2 全定日鏡場結(jié)果與性能對比75-77
• 6.4 本章小結(jié)77-78
• 第7章 結(jié)論與展望78-80
• 7.1 總結(jié)78
• 7.2 展望78-79
• 7.3 本章小結(jié)79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果84-85
• 致謝85

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

太陽能熱發(fā)電技術(shù)    張耀明;

一個(gè)有效的多邊形裁剪算法    鮑虎軍，彭群生

太陽能熱發(fā)電及其聚光裝置的現(xiàn)狀與比較    金曉雷;王培紅;

太陽能開發(fā)利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    高峰,孫成權(quán),劉全根

太陽能利用的發(fā)展概況和未來趨勢    趙玉文

殺爆戰(zhàn)斗部虛擬實(shí)驗(yàn)中實(shí)時(shí)連續(xù)碰撞檢測算法研究與實(shí)現(xiàn)    沈賢平

高性能塔式太陽能定日鏡控制系統(tǒng)研究    劉化果

太陽電池應(yīng)用和研究的發(fā)展    魏鳳;朱寶玉;張曉黎;辛禮;

大型太陽能電站設(shè)計(jì)與安裝    杜佳軍;王晛;

三維模型輪廓線探測技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)    夏旺盛,黃心淵

虛擬場景中路徑自動(dòng)選擇算法    施斌;劉惠義;趙建平;年福純;

三維地形可視化及其實(shí)時(shí)顯示方法概論    張俊霞

關(guān)于WireFusion中實(shí)現(xiàn)物體間碰撞檢測的研究    唐士亮;王鳳祿;李笑濤;

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在復(fù)雜場景中漫游的應(yīng)用    沈縈華,徐先良,趙志軍,石民勇

一種快速真實(shí)感人臉繪制的方法    孔德慧;李麗巖;尹寶才;

基于Creator與Vega Prime的虛擬奧運(yùn)場館漫游系統(tǒng)    高榮華;尹寶才;孔德慧;張勇;司慧琳;

圖形硬件加速的實(shí)時(shí)陰影生成方法    楊兵,戰(zhàn)守義,李鳳霞,鄭福仁

光電經(jīng)緯儀三維視頻模擬仿真系統(tǒng)及遮擋效果的實(shí)現(xiàn)    盛磊;于曉波;劉旨春;高策;

丘陵山區(qū)太陽能利用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢    王海軍;祝詩平;

三維模型檢索和逼真顯示功能在可視媒體平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)    申偉;苗振江;萬麗莉;

綠色汽車的構(gòu)想    李海燕;孟文俊;

虛擬變電系統(tǒng)中實(shí)時(shí)渲染算法的研究與應(yīng)用    趙婭;劉賢梅;解紅濤;梁金鈐;

我國能源及新能源利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    朱國才;

基于OpenGL的建筑物虛擬漫游技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)    李海;于文莉;張守祥;

點(diǎn)在四邊形內(nèi)判定算法研究及其在仿真中的應(yīng)用    鄭長偉;薛青;于屏崗;任曉明;

真實(shí)感圖形繪制技術(shù)的應(yīng)用研究    謝曉玲;李玉翠;

大規(guī)模復(fù)雜場景的交互繪制技術(shù)    崔雪峰;王林旭;王玨;

地震體數(shù)據(jù)可視化與分析研究    華崗

真實(shí)物體表面細(xì)節(jié)屬性建模與映射技術(shù)研究    韓慧健

有機(jī)基太陽能電池中有序結(jié)構(gòu)材料及其界面和性能    楊志勝

中國地面太陽輻射長期變化特征及短期預(yù)報(bào)方法研究    馬金玉

分布式發(fā)電條件下配電系統(tǒng)保護(hù)原理研究    孫景釕

面向個(gè)性化定制產(chǎn)品的人像三維建模技術(shù)及其應(yīng)用研究    李麗

面向五軸高效銑削加工的刀具可行空間GPU計(jì)算與刀具方向整體優(yōu)化    畢慶貞

蟻群覓食仿真和動(dòng)畫的研究    孟志剛

放射治療計(jì)劃系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    李建東

嫦娥1號(hào)衛(wèi)星激光高度計(jì)（LAM）數(shù)據(jù)的全月球虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)建    劉洪利

虛擬服裝網(wǎng)格模型切割及參數(shù)化算法研究    金耀

基于分形的花式線及其織物外觀效果模擬的研究    郭煒杰

數(shù)字服裝邊界提取與編輯研究    石尖鋒

基于GPU加速的真實(shí)感渲染系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)    譚洪頌

反走樣技術(shù)和濾波技術(shù)在地圖可視化表達(dá)中的應(yīng)用    呂艷

三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)研究    雷家寧

金屬空氣燃料電池聚合物電解質(zhì)的合成    劉毅

一種新型的太陽能光伏發(fā)電控制系統(tǒng)的研究    劉鳳龍

地理信息系統(tǒng)海量三維對象渲染研究    王錫普

基于機(jī)器學(xué)習(xí)方法的彩色體數(shù)據(jù)可視化研究    梁丹

太陽能熱發(fā)電技術(shù)    紀(jì)獻(xiàn)兵;蒲紹選;謝建;李云蒼;劉滔;

單軸太陽能跟蹤系統(tǒng)的研究    樊峰鳴,馬良濤

DCS與PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析    周學(xué)慧,袁奕,羅永濤

太陽能熱發(fā)電的分析與思考    李斌,李安定

槽式太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展    羅智慧;龍新峰;

太陽能自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的研究    陳向軍;潘宇;于榮金;

太陽能——21世紀(jì)的主要能源    魏銘炎

太陽能熱力發(fā)電技術(shù)進(jìn)展    冒東奎

基于并聯(lián)球面機(jī)構(gòu)的太陽跟蹤裝置研究    張順心,宋開峰,范順成

太陽能發(fā)電系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    張曉霞;侯競偉;殷攀攀;張國;

太陽能熱發(fā)電    王乃粒;

2008太陽能熱發(fā)電技術(shù)三亞國際論壇召開    

我國研制出世界首臺(tái)太陽能熱發(fā)電站仿真機(jī)    

以、美太陽能熱發(fā)電技術(shù)    柳地;

太陽能熱發(fā)電七問    鵬飛;

太陽能熱發(fā)電首部國家標(biāo)準(zhǔn)即將頒布    

光熱發(fā)電:商業(yè)化啟程    楊海霞;

全國太陽能標(biāo)委會(huì)在北京召開太陽能熱發(fā)電術(shù)語審定會(huì)    

我國光熱發(fā)電從幕后走向臺(tái)前    高峰;

大唐天威甘肅礦區(qū)10MW太陽能熱發(fā)電試驗(yàn)示范項(xiàng)目開工    鵬飛;

用于太陽能熱發(fā)電的Al_2O_3/ZrO_2(Y_2O_3)納米復(fù)相陶瓷的制備及性能研究    徐曉虹;焦國豪;吳建鋒;趙芳;方斌正;

槽式太陽能集熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r    張同偉;

用于太陽能熱發(fā)電輸熱管道的紅柱石基復(fù)相陶瓷的研究    吳建鋒;冷光輝;徐曉虹;劉升升;

太陽能熱發(fā)電用氧化鋁基復(fù)相陶瓷抗熱震性及EPMA分析    吳建鋒;焦國豪;徐曉虹;方斌正;冷光輝;趙芳;

用于模擬作物冠層輻射傳輸過程的并行光線跟蹤器的設(shè)計(jì)    孔婭;勞彩蓮;曹素云;

太陽能熱發(fā)電用莫來石-堇青石復(fù)相陶瓷低溫制備與性能研究    徐曉虹;馬雄華;吳建鋒;張鋒意;徐瑜;陳旭秋;

渲染引擎的渲染算法探討    楊為邦;王維;江國焰;

一種復(fù)雜目標(biāo)RCS估計(jì)的快速仿真方法    李蔚清;蘇智勇;楊正龍;吳慧中;

零數(shù)據(jù)置換時(shí)間開銷的多媒體擴(kuò)展體系    秦興;

基于MPI的光子映射算法并行化    陳皓;羅月童;劉曉平;

“太陽能熱發(fā)電研究及產(chǎn)業(yè)基地”在山東濰坊奠基    

太陽能熱發(fā)電核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化    記者 齊慧　實(shí)習(xí)生 柴潔

槽式太陽能熱發(fā)電核心技術(shù)獲突破    陳國春

國內(nèi)最大太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目落戶內(nèi)蒙古    記者 王薇薇

太陽能熱發(fā)電將掀新一波投資潮    本報(bào)記者 鐘銀燕

國內(nèi)最大太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目即將招標(biāo)    于達(dá)維

海南可成太陽能熱發(fā)電技術(shù)研究基地    記者 郭景水　卓上雄 實(shí)習(xí)生 石挺戀

太陽能熱發(fā)電“搶位賽”    本報(bào)記者 吳林

柴達(dá)木首個(gè)太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目開展前期工作    通訊員 李莎莎

鄂爾多斯要建國內(nèi)首個(gè) 槽式太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目    記者 戴宏

燃料化學(xué)能與物理能綜合梯級(jí)利用的熱力循環(huán)    洪慧

基于光線跟蹤的真實(shí)感全局光照問題研究    周鵬

太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)耦合機(jī)理與熱力特性研究    崔映紅

真實(shí)感機(jī)織物三維效果模擬顯示的研究    王躍存

基于蒙特卡羅光線跟蹤方法的植物三維冠層輻射傳輸模型    勞彩蓮

太陽能熱發(fā)電莫來石—堇青石復(fù)合陶瓷管道材料的制備及性能研究    馬雄華

活體小動(dòng)物自由空間熒光分子成像研究    傅建偉

太陽能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)熱力特性研究    閻秦

大規(guī)模裝配場景仿真關(guān)鍵技術(shù)研究    殷明強(qiáng)

基于光子映射的虛擬現(xiàn)實(shí)真實(shí)感渲染算法研究    陳皓

太陽能熱發(fā)電中的光能傳遞模擬    鮑鵬

塔式太陽能熱發(fā)電蒸汽系統(tǒng)建模與控制    李雅哲

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)性能分析    田素樂

碟式太陽能熱發(fā)電蒸汽溫度與壓力控制系統(tǒng)研究    吳光波

太陽能熱發(fā)電蓄熱系統(tǒng)控制策略的研究    薛穎

碟式太陽能熱發(fā)電裝置跟蹤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究    劉賢群

塔式太陽能熱發(fā)電站的混雜系統(tǒng)建模與仿真    趙敏

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中聚光裝置的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化    管勛

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)熱性能研究    張民幸

太陽能熱發(fā)電儲(chǔ)熱陶瓷鍋爐材料的研究    鄒世軒