太阳能光热推进聚光器的设计与研究

【摘要】： 太阳能是自然界赋予人类的巨大财富,太阳通过内部的氢聚变成氦的原子核反应不停地释放巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量。太阳能热水器、太阳能空调等就利用了太阳到达地球表面的这部分能量。随着航空航天和宇航事业的迅速发展,太阳能在航天器推进系统中也得到了广泛应用。太阳能光热推进系统是一种比较先进的推进系统,具有区别于其他推进系统的优点:推力范围适中、比冲高、重量轻、使用寿命长、污染少。 随着航天事业的迅速发展,对航天器推进系统的研究变得至关重要。目前,太阳能光热推进系统在航天器上得到了应用,太阳能光热推进系统主要由太阳能聚光器、吸收器/推力室和工质贮存与供应系统构成,利用太阳能聚光器聚集太阳能直接加热质量较轻的工质,工质膨胀后通过喷管喷出而产生推力。由于聚光器是太阳能光热推进系统中的关键部分,因此对聚光器的研究显得非常重要。 本文考虑在太阳光不平行度的条件下,运用蒙特卡洛方法对理想情况下以及考虑接收面位置误差影响条件下的单碟、双碟以及三碟贝壳形聚光器进行性能模拟,在接收面水平放置和竖直放置时,得到接收面上的二维能流密度分布图和能流密度分布等高图,从而分析影响接收面能流密度的因素。在增大贝壳形聚光器投影圆圆心到坐标系z轴距离l时,若接收面水平放置,发现接收面能流密度峰值减小,同时光斑核心区域面积相应增大,当距离l较短时,聚光器性能较优越,如单碟和对称双碟贝壳形聚光器在距离l为2m时性能较好,非对称双碟和三碟贝壳形聚光器在距离l为3m时性能较好。若接收面竖直放置时,能流密度峰值先增大后减小。设计太阳能光热推进系统时,根据航天器推进系统的实际需要,进行设计聚光器和吸收器/推力室。 【关键词】：太阳能 贝壳形 聚光器 蒙特卡洛方法 能流密度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TK512
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 太阳能光热推进系统聚光器国内外研究现状12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第二章 聚光器16-24
• 2.1 几种常见的聚光器16-20
• 2.1.1 槽式聚光器16-17
• 2.1.2 塔式聚光器17-18
• 2.1.3 碟式聚光器18-20
• 2.2 贝壳形聚光器20-24
• 第三章 STP 聚光器物理计算模型的建立24-32
• 3.1 蒙特卡洛方法24-25
• 3.1.1 蒙特卡洛方法的基本思想24
• 3.1.2 蒙特卡洛方法解决问题的三个步骤24-25
• 3.1.3 蒙特卡洛方法优缺点25
• 3.2 随机数25-27
• 3.2.1 均匀随机数产生方法25-26
• 3.2.2 几种常用的均匀随机数生成方法26-27
• 3.2.3 本文均匀随机数的选取27
• 3.3 物理计算模型的建立27-30
• 3.3.1 发射面28
• 3.3.2 光线方向28-29
• 3.3.3 反射方向29-30
• 3.3.4 光线统计30
• 3.4 物理模型计算流程30-32
• 第四章 贝壳形聚光器性能分析32-63
• 4.1 接收面水平放置聚光器性能分析32-53
• 4.1.1 距离l 对接收面能流分布的影响32-44
• 4.1.2 接收面位置误差对能流密度分布的影响44-50
• 4.1.3 焦距对能流密度分布的影响50-53
• 4.2 接收面竖直放置聚光器性能分析53-63
• 4.2.1 距离l 对接收面能流分布的影响53-59
• 4.2.2 接收面位置误差对能流密度分布的影响59-63
• 第五章 结论与展望63-65
• 5.1 对研究工作的总结63-64
• 5.2 对研究工作的展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

抛物面式太阳能聚能系统聚光特性模拟    帅永;张晓峰;谈和平;

蒙特卡罗方法对各向异性介质辐射特性的模拟    余其铮，潘迎春，张东辉，季建刚，谈和平

太阳能热推进的研究与发展    夏广庆,毛根旺,唐金兰,何洪庆

蒙特卡罗方法在中子时空动力学问题中的应用    沈华韵;王侃;宫兆虎;

太阳能火箭发动机聚光器设计方法    张纯良,张振鹏,魏志明

槽式太阳聚光器的研究    肖遵林;施钰川;

太阳能热推进技术的研究进展    张纯良,高芳,张振鹏,刘玉亭

贝壳形太阳能聚光面的设计    刘惠国

太阳光不平行度对太阳能聚集性能影响的数值研究    杜胜华;夏新林;唐尧;

碟式抛物面太阳能聚能器焦面特性数值仿真    帅永;夏新林;谈和平;

太阳能聚能系统能量传输特性分析    孙加滢

5kW点聚焦太阳能斯特林发电系统的性能分析    高瑶

一对点电荷电场的MATLAB模拟实验    王明美;

变电站光伏直流系统的研究与应用    林航;陈晓明;

双面太阳电池垂直安装发电性能的测试    王宁;吴昌宏;舒杰;

大型集中并网光伏电站硬件设计要求及安全保护    王志刚;龙维绪;崔海昱;邓菊莲;刘祖明;廖华;涂洁磊;

太阳能高效路灯系统工作原理与设计    张鹏;

太阳能光伏支架系统的应用    李天下;

光伏控制器新型充电管理模式研究    普平贵;

基于FEM-ANN-MCS法的边坡工程可靠度分析    方建瑞;许文达;谢秀栋;

一种分析SRM纤维缠绕结构可靠性的方法研究    陈顺祥;沈志辉;李克;

基于PSIM的光伏模块建模与电气特性仿真    刘俊杰;张新燕;

一类分布参数系统的PID控制器设计    李东海;纪瀛皇;李明大;刘京宫;

采用PIC法SF_6/N_2混合气体中绝缘子沿面放电特性仿真    张宪标;汪沨;乐孟常;戴涛;

基于蒙特卡洛方法的惯性元件误差模型分析    唐笑慧;富立;范耀祖;

岩石边坡破坏概率研究    傅永胜;蒋爵光;李秉生;

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的研究进展    岳恩;唐龙;罗顺安;张平;

并网太阳能光伏发电系统最大功率跟踪技术研究    傅家祥;

一种新型计算机加扰器的设计    周龙;张旭;

太阳能光伏技术与建筑应用    李蔚;

寿命试验的费用仿真    高尚;刁迎春;

缆索承重桥梁颤振的风险分析和决策    周峥;葛耀君;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究    郑大腾

我国太阳能光伏产业投资风险及决策研究    朱震宇

芳烃型连续重整集总反应动力学模型研究    周红军

非高斯随机激励下非线性系统的随机平均法    曾岩

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

汽车线束寄生参数和串扰预测研究    王瑞宝

数控机床可用性耦合建模及影响度分析    魏领会

城市电网规划风险评价模型及风险规避方法研究    杨卫红

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

再生混凝土基本力学性能的数理统计分析和可靠度研究    韩福冬

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

氧化物半导体的湿化学法制备    贾红

超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质    李冲

水利建设工程投标报价风险研究    黄钢

基于VxWorks的水下目标探测跟踪研究    李东起

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

光伏并网发电系统的MPPT及孤岛检测新方法的研究    于希洋

三相光伏并网发电系统研究    雷家宁

一维受限空间纳米结构演化及电子输运特性    高芳

热阻和回热损失对铁电斯特林制冷机的(火用)经济优化性能的影响    杨惠山

回热式斯特林发动机输出功率的优化    吴锋,陈林根,孙丰瑞

太阳能驱动斯特林热机的最优性能    吴锋,孙丰瑞,陈林根

太阳能热力发电技术进展    冒东奎

制氢技术现状及展望    刘少文,吴广义

太阳能热动力系统Brayton装置与Stirling装置分析与比较    崔海亭,袁修干

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析    张春平,刘志刚,赵耀华,唐大伟

回热器循环熵增的概念及其优化    顾根香,王芝秋,金东寒,黄霞平

Mie散射算法的改进    余其铮,马国强,刘晓彦

空间光学系统中杂散辐射计算的蒙特卡洛方法验证    夏新林，谈和平，唐明，余其铮

两类回热式热力学循环性能的研究    何济洲

采用天然气的小型斯特林冷热电三联供关键技术研究和应用分析    汪海贵

热气机传动机构弹性动力分析及可视化应用研究    王宏江

分置式斯特林制冷机的热力动态模型及仿真的研究    吴卓林

关于抛物槽集热器的光学与热学的性能研究    刘毓伟

微型整体式斯特林制冷机研制及整机工程化模型研究    席有民

太阳能聚光器技术性能指标的理论研究    马惠民,周翠萍,唐豫年,李向阳

椭圆腔体的铣制    徐金武;

太阳能火箭发动机聚光器设计方法    张纯良,张振鹏,魏志明

复合单面聚光器角分布特性的简化计算方法    卢景霄

太阳能热发电系列文章(11) 槽式太阳能热发电中的真空集热管    王军;张耀明;王俊毅;陈勇;安翠翠;

菲涅尔透镜提高太阳能利用率的研究    姚叙红;朱林泉;薛忠晋;邢进;杨敏;

美国HyperSolar公司研制出超薄微型光伏聚光器组件原型    

复合弹性太阳能聚光器的光学特性    曹军

CPC 接收面上光强分布及其影响因素的理论和实验研究    孟华,葛新石

基于蝶式光伏发电聚光器一维跟踪机构的研制    许志龙;冯培锋;刘菊东;侯达盘;张耀明;

交错分布式多镜面聚光系统    张海燕;王建平;张崇巍;刘伟;

高重频LD抽运Nd:YAG电光调Q激光器    宁国斌;宋贵才;

CPC的设计计算及在太阳能集热器中的应用    刘芳;李军;刘鹰;

高重频三向侧面泵浦DPL耦合系统设计    武志超;凌铭;谭雪春;金光勇;宁国斌;梁柱;

生物显微镜部分附件的应用与调试    胡文华;顾达聪;彭瑞云;王水明;王晓民;高亚兵;李杨;马俊杰;王德文;

偏轴太阳灶的几何模型    沙永玲;袁守财;丁鸣;杨树华;胡建军;田乐;朱金陵;何晓峰;

复合抛物面聚光器(CPC)截短对其性能的影响    马鸣;郑宏飞;李家春;

太阳能热水器集热系统的优化    潘身明;黄学宁;韦早春;覃纲;罗相影;

太阳能热声制冷技术发展与展望    陈丽娟;董卫;

塔式太阳能热发电系统研究进展    张耀明;刘德有;张文进;卞新高;

南洲新能源:让太阳“落进”寻常百姓家    本报记者 王建专

SOLAR太阳能热水器专利技术扫描    魏衍亮

“榨干”太阳能    本报记者　王俊鸣

美开发大幅提高太阳能收集能力的创新技术    冯卫东

天大多项专利技术降低太阳能利用成本    记者 陈欣然 通讯员 宋雪峰

太阳能热利用在印度    柯时

太阳能发电有望担当主角    

我国最大光伏电站落户西昌    何学民

四川西昌开建中国最大光伏电站    陈其珏

银色聚光板跟踪太阳缓缓移动    王云

太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究    王云峰

太阳能聚光器聚焦光斑能流密度分布的理论与实验研究    刘颖

太阳能利用中的热物理基础理论及实验研究    王刚

非跟踪型太阳能聚光器的优化分析和实验研究    李桂强

无光象聚光定日镜的偏轴象差的分析与修正    林晨星

太阳能高倍聚光能量传输利用理论及试验研究    韩延民

采用腔体吸收器的线聚焦太阳能集热器的理论及实验研究    翟辉

高效能空间薄膜聚光光伏系统研究    马宏财

反射聚光利用太阳能的基础理论与实验研究    江守利

太阳能热光伏系统机理与实验研究    陈雪

应用于聚光光伏模组的二次聚光器的设计与性能分析    茹占强

可折叠展开式伞状龙骨结构聚光器结构及性能分析    付比

条形平面镜聚光器的实验研究与性能优化    张辉

太阳能电热联用槽式聚光器设计与性能研究    许自霖

碟式太阳能聚光器风载的仿真研究    王红

微小推力太阳能热推进系统高效聚光技术研究    赵沛

新型太阳能集热器性能分析与研究    吕园园

基于非成像理论的自然光组合照明光学系统的研究    郝雯雯

菲涅尔透镜及复合抛物面聚光器的设计与研究    姜磊

聚光太阳能光伏系统的研究    周改改