一种碟式太阳能聚光器及其设计方法

摘要

一种碟式太阳能聚光器，碟面底部设有圆形开口，碟面为旋转曲面，并且旋转曲面的母线为基于特定一阶非线性微分方程曲线。一种碟式太阳能聚光器的设计方法，根据光线均匀反射原理和相关光学几何知识，经过计算推导得出碟面的旋转曲面的特定的一阶非线性微分方程母线方程。本发明提供的具有碟面底部开口、碟面的旋转曲面母线为特定的一阶非线性微分方程曲线的碟式太阳能聚光器及其设计方法，该碟式太阳能聚光器能够在接收器上形成非常均匀的热流分布，显著提高聚光器的能量转换效率及其它综合性能，特别适用于大尺寸接收器的聚光光伏太阳能装置。

主权项

一种碟式太阳能聚光器，包括碟面和接收器，其特征在于：所述碟面为旋转曲面，并且碟面底部设有直径大于或等于接收器直径的圆形开口，所述碟面的旋转曲面的母线为基于以下一阶非线性微分方程Y1或者Y2描述的曲线，并且所述碟面的旋转曲面母线被长度等于碟面底部开口直径的线段对称地截断为两段曲线：$Y^{\prime }=\frac{L_0-X}{Y-\frac{a_0}{2}\sqrt{\frac{4Y^2-{d_0}^2}{1-{d_0}^2}}}+\sqrt{{\left(\frac{L_0-X}{Y-\frac{a_0}{2}\sqrt{\frac{4Y^2-{d_0}^2}{1-{d_0}^2}}}\right)}^2+1},Y\left(0\right)=\frac{d_0}{2}---\left(Y1\right)$或者$Y^{\prime }=\frac{L_0-X}{Y+\frac{a_0}{2}\sqrt{\frac{1-4Y^2}{1-{d_0}^2}}}+\sqrt{{\left(\frac{L_0-X}{Y+\frac{a_0}{2}\sqrt{\frac{1-4Y^2}{1-{d_0}^2}}}\right)}^2+1},Y\left(0\right)=\frac{d_0}{2}---\left(Y2\right)$上式中：a为接收器的直径，D为碟面开口直径，a₀表示接收器的无量纲直径；d为碟面底部开口直径，d₀表示碟面底部开口无量纲直径；L为碟面底部到接收器的距离，L₀表示碟面底部到接收器的无量纲距离；Y表示碟面上入射点的的无量纲纵坐标，Y’表示碟面上点(X,Y)的导数值，其中X表示入射光线在碟面上的入射点的无量纲横坐标；Y(0)＝d₀/2表示母线的起始点，为该微分方程的初始条件。