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摘要
提出了一种基于相同抛物镜面单元旋转阵列的低成本新型槽式聚光器。采用光线跟踪方法建立了该聚光器的光学分析模型，并详细研究了镜面焦距(f)、镜面宽度、平面接收器位置、旋转阵列半径(R1)和旋转阵列数量(N)等关键参数对其聚光性能的影响规律，为其设计与应用提供了重要依据。研究结果表明：新型槽式聚光器能很好地汇聚太阳光能，并且它不同于传统抛物槽式聚光器将平行光汇聚于某点，而是有所“分散”地进行汇聚，具备实现平面接收器上均匀聚焦能流分布的潜力；聚焦光斑的合理接收位置会随旋转阵列半径的改变而变化，通常接收器位于旋转阵列半径的一半位置是合适的，但要获得最小聚焦光斑则需将其下移150～200 mm;聚焦光斑宽度随镜面编号呈指数增大关系，特别是当镜面宽度较大且旋转阵列半径较小时；旋转阵列半径越大或镜面宽度越小，聚焦能流分布越集中且峰值聚光比越大(算例中已达到50),此时聚焦能流基本呈高斯分布特征。此外，采用较小旋转阵列半径可降低接收器的安装高度并改善能流均匀性。在算例中，当f=8000 mm、R1=4000 mm、N=5且接收器位于1830 mm位置时，聚焦光斑能量分布非常均匀，大部分区域聚光比稳定在7.3,此时的聚光器非常适用于聚光光伏/光热应用领域。
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单位机电工程学院; 湖南科技大学
