碟式太阳能聚光器瞬态动力学特性分析

碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的设计与研究的开题报告一、选题背景太阳能是一种清洁、可再生且无限的能源，因此被广泛认可为未来能源的首选。

然而，太阳能的利用率仍有提升空间，尤其对于大规模商业化应用而言，提高太阳能的收集效率至关重要。

碟式太阳能聚光器是一种可实现高效聚光的太阳能收集设备，其集中光线能使所聚集的太阳能产生高密度的热能，可以用来发电或制热，具有广泛的应用前景。

然而，碟式太阳能聚光器的高效聚光需要实现对太阳光线的精准跟踪，此过程对于太阳能收集系统的整体性能至关重要。

因此，设计和研究一种优秀的碟式太阳能聚光器跟踪控制系统对于提高太阳能的利用效率具有重要意义。

二、研究目的本文旨在设计并研究一种高效、稳定、精准的碟式太阳能聚光器跟踪控制系统，以实现对太阳光线的精准跟踪，提高太阳能的收集效率，并探讨该系统的优化方法，为碟式太阳能聚光器的商业化应用提供技术支持。

三、研究内容本文的主要研究内容包括：1. 了解碟式太阳能聚光器原理和特点，分析其对太阳光线的跟踪要求和局限性。

2. 分析影响太阳光线跟踪的因素，确定跟踪控制系统中的关键技术点。

3. 设计基于Arduino或其他微控制器的碟式太阳能聚光器跟踪控制系统，包括硬件部分设计和控制算法实现。

4. 对系统进行实验验证，分析其收集效率和跟踪精度，探讨可能的优化方法。

四、研究意义本文设计的碟式太阳能聚光器跟踪控制系统可以提高太阳能的收集效率，增强了太阳能在商业应用中的可行性和可靠性。

此外，该系统的研究对于太阳能的发展和推广具有重要意义，为推动清洁能源的应用和可持续发展作出了贡献。

五、预期成果本文预期的成果包括：1. 碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的设计方案和控制算法。

2. 碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的实验结果和分析，评估其性能和优化潜力。

3. 有关碟式太阳能聚光器跟踪控制系统的论文发表和专利申请。

六、研究方法本文采用实验和理论相结合的方法，主要研究方法包括：1. 对碟式太阳能聚光器的原理和特性进行理论分析和探讨，分析其跟踪控制系统设计的难点和问题。

碟式抛物面太阳能聚光器镜面组件设计及分析元振毅;王永军;吴建中;魏生民【摘要】结合我国自主研发的20kW斯特林太阳能热发电系统的聚光器镜面组件,通过比较几种不同的镜面组件排布方式,提出了3层多碟式排布方案.针对面积较大的中间层镜面组件,采用面向制造的设计方法,优化背板结构.在满足背板可成形性的基础上,通过在背板背面增加矩形空心型钢,提高了镜面组件的整体刚度.采用有限元模拟的方法对背板的可成形性进行了研究,通过调整合适的加强筋截面尺寸和摩擦系数,解决了背板成形时的破裂问题.模拟和试验表明背板在一套模具下可顺利成形.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P52-54)【关键词】太阳能;聚光器;镜面组件;设计;成形性【作者】元振毅;王永军;吴建中;魏生民【作者单位】西北工业大学陕西省数字化制造工程技术研究中心,陕西西安710072;西北工业大学陕西省数字化制造工程技术研究中心,陕西西安710072;中航工业西安航空发动机(集团)有限公司,陕西西安710072;西北工业大学陕西省数字化制造工程技术研究中心,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】工业技术52机械设：计。

与制造Machinery Design & Mantlfac,turc第 8 期2014年 8 月碟式抛物面太阳能聚光器镜面组件设计及分析元振毅1 ，王永军．，吴建中 2 ，魏生民 1（ 1．西北工业大学陕西省数气二化制造工程技术研究中心，陕西两交 710072 ；2 ． I{ ．航工业西安航空发动机（集团）有限公司，陕西西安 710072 ）摘要：结合我国自主研发的 20kW 斯特林太阳能热发电系统的聚光器镜面组件，通过比较几种不同的镜面组件排布方式，提出了3 层多碟式排布方案。

针对面积较大的中间层镜面组件，采用面向制造的设计方法，优化背板结构。

在满足背板可成形性的基础上，通过在背板背面增加矩形空心型钢，提高了镜面组件的整体刚度．采用有限元模拟的方法对背板的可成形性进行了研究，通过调整合适的加强筋截面尺寸和摩擦系数，解决了背板成形时的破裂问题，模拟和试验表明背板在一套模具下可顺利成形、关键词：太阳能；聚光器；镜面组件；设计；成形性中图分类号：TH16 ； TK513.1文献标识码：A文章编号：1001-39q7(2014)08-0052-03 and Analysisof MirrorComponentsof ParaboloidalDishSolarConcentrator YUAN Zhen-yi'.WANGYong-jun',WUian-zhong2,WEISheng-rnin'(l.ShaanxiErip;ineeringResearchCcnlerf,,,DigitalMa"ufzu'iuringTechnology.N orrhwesternl'olytechnic'al University, Shaanxi Xi'an710072,China;2.AVICXi'anA,-ro-enl;ine(Crc)up)JJtd.,Co.,Shaaiixi Xi'an710072,China)Abstract:Combined withtheconcentrator mirrorcomponerztsofourcount.ry's.self-developed20kW.stirlingsolar power system, threc-layerrn.tdti-dishaligning.schemeofmirrorcoml>on.em.sispropusedbyct>in:paring with severtd dl/ferentcdigningschemes.Byrnuh:ing useofthe memodqfdesiLm/ormcuzufiu:Liuing.accordingt ‘ ）ihclurgerwcaofmirrorcomponcrUs,thestructure of bacA.planei.solmrimi~cd.Onthe bf “i ,f jormabilityt 矿 buckplalu',l.heslLf/ne.s.sofmirrorcompon.entsis improz;ed byaLtachingreciangulurhollowseclLonprojdc.:4ppr"priaLesliflen.er.sect.ionsizes and frictinn.coefficiemarechoosentoavoid Lhe fract.ureproblem( ，，’ brn'kplcmetHringthe Jorm￡ ngpn)cc.ssbyFF.M.ThrresultiofsimnIoLionandl.est.protiethar.the backplan.ecanbe formed.succe.ssfullyin oncsetmnl正 Key Words:Solar Energy;Concentrator;Mirror Components;Design;Formability 1 引言近年来，太阳能已被广泛应用到航大、军事、交通、民用没施等诸多领域，是理想的可再生能源。

分类号学号M201070981学校代码10487密级硕士学位论文碟式聚光太阳能集热器的性能分析及试验装置设计学位申请人：宋佳学科专业：动力工程指导教师：高伟教授张燕平副教授答辩日期：2012年5月24日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringAnalysis on the Performance of Collector of Dish concentrator System and Design on Testing EquipmentsCandidate:Song JiaMajor:Power EngineeringSupervisor:Prof.Gao WeiAssoc.Prof.Zhang YanPingHuazhong University of Science&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要太阳能热发电中碟式太阳能热发电系统与槽式和塔式系统相比有很多优势，可以达到较高的热电转换效率和热效率，因此成为较可行且效率较高的热发电装置。

碟式斯特林光热发电
碟式斯特林光热发电
太阳能碟式斯特林光热发电技术发展一直在缓慢中前行，在碟式斯特林技术面临的一系列挑战中，斯特林发动机的造价昂贵，使得整个发电系统的成本居高不下，成本过高迟滞了该技术的成熟化发展和商业性应用。

一、斯特林碟式聚光太阳能技术特点：
（1）发电效率高、发电（并网）质量好、发电量无衰减；
（2）斯特林聚光碟使用干式冷却，无需大型冷却系统或冷凝塔，无需消耗大量水资源；
（3）既可以应用于建设大面积的光热发电站，也可采取风光互补的发电方式，应用于现有的风电场；同时还可以采用光热、燃气综合加热的混合发电方式，可以实现电热冷“三联产”；
（4）标准组具有高度规模扩展性和灵活性特点，即可规模化部署，也适用于分布式发电；
（5）对地形要求低，占地面积小，可充分利用荒地，特别适合在沙漠、山丘等缺水地区以及适合于在缺水、缺电的偏远海岛、农村、牧区、海洋钻井平台等地区建立分布式电站。

二、产业发展情况：
从国内外来看，太阳能碟式光热发电项目总体上处于示范阶段，主要是用来记录运行数据，监控其运行性能，兆瓦级的示范项目还没有，还不具备大规模化生产制造能力，从示范推向商业化规模的应用还需要技术进步和政策扶持。

三、存在的关键问题：
1、由于没有规模化的量产拉动，斯特林光热发电系统的关键零部件加工工艺、加工质量和加工成本还不成熟稳定。

需要在规模化量产的基础上，优化设计、改进工艺，降低加工成本，从而提高设备运行的稳定性，使设备发电效率达到最优。

2、国内政府的相关鼓励和扶持政策迟迟未出台，特别是光热发电
标杆电价政策还没有明晰，导致太阳能碟式光热发电产品与技术在国内进入市场化与商业化运作的进程缓慢。

碟式太阳能热发电系统聚光器空气动力载荷特性研究分析摘要随着社会的发展，能源和环境问题不断加剧，发展新能源技术是当今刻不容缓所需解决的紧迫问题。

太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的绿色能源，是未来新能源的主要发展对象之一。

碟式太阳能热发电技术以其高效、使用灵活等优点日益受到市场的青睐。

但外部气候条件对碟式太阳能热发电系统的安全性影响巨大，尤其是尺寸较大呈碟状的聚光器对外部气候条件最为敏感。

研究风对聚光器的扰动作用是聚光器可靠性设计中非常关键的一步。

如何探究聚光器在不同风荷载下的气动载荷特性，以及如何获得聚光器最佳避风姿势，保证碟式太阳能热发电系统安全运转是亟待解决的难题。

因此，研究碟式太阳能热发电系统聚光器的空气动力载荷特性是非常必要的。

为此，本论文以可再生能源电力技术项目―大功率碟式太阳能热发电系统聚光器的空气动力载荷分析与优化‖为依托，采用理论计算标准算法、数值仿真方法、空气动力载荷理论等相结合的方法对碟式太阳能热发电系统聚光器不同风速条件和不同方位角与高度角下的空气动力载荷特性进行相应研究，论文主要创新点和研究工作如下：(1)采用恒风速虚拟风洞实验方法对不同姿态和不同风速下的碟式太阳能聚光器流场进行了仿真解析，揭示了恒风速下碟式太阳能聚光器在不同方位角和高度角流场变化规律，为不同恒风速下碟式太阳能聚光器安全设计提供了理论依据。

(2)采用恒风速虚拟风洞实验方法对不同姿态和不同风速下的碟式太阳能聚光器气动载荷进行了仿真分析，揭示了不同恒风速下不同方位角和高度角时碟式太阳能聚光器受力和力矩的变化规律，为碟式太阳能聚光器的最佳避风姿势的确定提供参考依据。

(3)对碟式太阳能聚光器流体域进行渐变风条件设置，并对渐变风条件下聚光器方位角α=0°和高度角β=0°时流体域流速变化和碟式太阳能聚光器反射面压强变化进行了虚拟风洞仿真实验研究，获得了渐变风下聚光器流体域流速及其反射面压强、力以及力矩的变化规律，对碟式太阳能聚光器安全设计与稳定工作的姿势设计具有较重要的指导意义。