[发明专利]一种基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器的建模方法

说明书

本发明涉及一种基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器的建模方法，包括如下步骤：(1)建立反射镜场模型：线性菲涅尔式聚光器的接收器放置在距反射镜所在平面的高H处，第n列反射镜与水平面的夹角为β_n，其中心与镜场中心的距离为Q_n；(2)建立接收器模型：线性菲涅尔式聚光太阳热能高温高压系统需要复合抛物面聚光器和真空集热管构成的接收器；2.1)建立复合抛物面聚光器模型：复合抛物面聚光器剖面的轮廓曲线关于中心轴对称，因此对其建模只需考虑截面的某一侧即可；2.2)建立真空集热管模型。

技术领域

本发明涉及一种线性菲涅尔式聚光器的建模方法，特别涉及一种基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器的建模方法，适用于线性菲涅尔式聚光器设计和线性菲涅尔式聚光器聚焦光斑能流密度分析等领域。

背景技术

目前线性菲涅尔式聚光器主要由反射镜、接收器、太阳跟踪控制装置三部分构成，具有结构简单、风阻小、成本低、土地利用率高等优点，正逐渐在大规模电站中得到应用。建立线性菲涅尔式聚光器的模型，可以分析聚焦光斑能流密度分布可以推断真空集热管表面温度分布，进而计算系统光学效率，对聚光器进行结构优化。

现有对线性菲涅尔式聚光器的研究主要针对反射镜场的光学效率，对光斑能流密度也是基于接受器为平面进行分析，但根据实际需要对线性菲涅尔式聚光器建模极其重要，却未见有相关的技术公开。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以针对实际情况快速准确地建立线性菲涅尔式聚光器的模型的基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器的建模方法。

实现本发明目的的技术方案是提供一种基于SolTrace的线性菲涅尔式聚光器的建模方法，包括如下步骤：(1)建立反射镜场模型：线性菲涅尔式聚光器的接收器放置在距反射镜所在平面的高H处，第n列反射镜与水平面的夹角为β_n，其中心与镜场中心的距离为Q_n；

线性菲涅尔式聚光器的反射镜从西向东依次编号为1至M，第m列反射镜的坐标参数可由几何关系得：

Y_Coord_m＝Z_Coord_m＝0(2)

令Z_AimPt_m＝1，则

Y_AimPt_m＝0(4)

式中，X_Coord_m、Y_Coord_m和Z_Coord_m是第m列反射镜在SolTrace的中的起点坐标，X_AimPt_m、Y_AimPt_m和Z_AimPt_m是第m列反射镜在SolTrace的中目标点坐标；

“孔径”选择“矩形”；“表面”选择“平面”，无参数；

(2)建立接收器模型：线性菲涅尔式聚光太阳热能高温高压系统需要复合抛物面聚光器和真空集热管构成的接收器；

2.1)建立复合抛物面聚光器模型：复合抛物面聚光器剖面的轮廓曲线关于中心轴对称，因此对其建模只需考虑截面的某一侧即可；复合抛物面聚光器开口到真空集热管圆心的间距为d；

首先对于渐开线部分：

令

X_Coord_inv＝Y_Coord_inv＝0 (5)

则

Z_Coord_inv＝H-d (6)

此时