基于蒙特卡羅法的太陽能聚光接收器布局及形狀優(yōu)化設計

【摘要】：太陽能聚光系統(tǒng)接收面能流密度的均勻性對系統(tǒng)的性能及轉換效率有著重要影響。為了提高聚光系統(tǒng)接收面上能流密度分布的均勻性,提出了一種對聚光系統(tǒng)接收器的布局及幾何形狀進行設計和優(yōu)化的方法。該方法通過蒙特卡羅光線追跡法確定聚光系統(tǒng)接收面上的輻射能流分布,同時考慮了太陽形狀。建立了以接收面口徑大小為約束,以接收面輻射能流密度分布均勻度最高為目標的優(yōu)化模型,并利用Kiefer-Wolfowitz隨機逼近算法進行求解,從而實現了系統(tǒng)的優(yōu)化。對二維拋物柱面聚光系統(tǒng)實例進行設計優(yōu)化,在接收面上獲得了光強的最佳均勻分布,同時能保持78.25%的高能量接收率,證明了該方法的有效性。該優(yōu)化方法相比傳統(tǒng)的試湊法計算效率高,并且得到的設計結果更接近最優(yōu)解。 【作者單位】： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;中國科學院大學;
【關鍵詞】： 光學器件 太陽能 幾何布局優(yōu)化 Kiefer-Wolfowitz算法 蒙特卡羅法 輻射能流密度 均勻性
【基金】：國家863計劃(2007AA12Z113)資助課題
【分類號】：O439
【正文快照】： 1引言太陽能聚光系統(tǒng)可以將大面積太陽光的能量集中到很小的面積上,得到高的聚光比,從而提高接收器的能量利用率。太陽能接收器是整個聚光系統(tǒng)的核心部件,其性能由光電/熱電轉換效率決定,所以從如何提高轉換效率的角度對聚光系統(tǒng)進行布局優(yōu)化是聚光系統(tǒng)的關鍵技術。實驗結果

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