非跟踪内聚光太阳能PV-T管聚光器光学设计与仿真分析

"一种非跟踪内聚光太阳能PV-T管聚光器的设计与仿真 (2009年)" 本文是自然科学领域的论文，详细介绍了对非跟踪内聚光太阳能PV-T（光电-光热）管聚光器的设计与仿真过程。PV-T管聚光器是一种将太阳能转化为电能和热能的高效利用装置，它结合了光伏发电（PV）和光热收集（Thermal）的优点。文章的主要研究对象是一种特殊的半圆柱接收器，该接收器位于管内，用于聚光器的光学设计。 作者们通过数学建模和计算机模拟软件Matlab对复合抛物面聚光器（CPC）进行了深入研究。CPC是一种能够将阳光聚焦到特定点的光学设备，尤其适用于非跟踪系统，因为它可以在不随太阳移动的情况下保持高效的聚光效果。他们对聚光器的曲线和形状进行了优化，以确保在不同的太阳入射角度下，光热复合管能获得最大的入射光量。 在设计过程中，研究团队计算出了使聚光器达到最佳性能的曲线方程，并确定了接收器的最佳安装位置。此外，他们还提供了用于数控机床加工的具体参数，以便实际生产这些精密部件。通过数值模拟，他们展示了不同入射角的光线路径和光强分布，这有助于提高太阳能的收集效率和转化率。 仿真结果显示，所设计的半圆柱接收器在最大入射光条件下，其表面光照分布均匀，满足了设计要求。这意味着，即使在太阳高度变化的情况下，接收器也能有效地捕捉并转化太阳能，这对于优化能源输出和提高整体系统的效率至关重要。 这篇论文为非跟踪内聚光太阳能系统的开发提供了一种创新方法，通过对CPC的精确设计和仿真，可以提高太阳能的捕获和转换效率，降低了对复杂跟踪系统的依赖，从而降低了系统的成本和维护难度。这一研究成果对于推动可持续能源技术的发展，尤其是太阳能应用领域，具有重要的科学价值和实际意义。