基于凹面透镜优化的太阳能碟式/腔体接收器系统聚焦能流均匀化研究

作者：颜健^*; 聂笃忠; 田勇; 刘永祥; 彭佑多

来源：光学学报, 2021, 41(10): 161-172.

• 光学设计
• 太阳能碟式聚光系统
• 能流均匀化
• 凹型石英窗
• 光学性能
• 光线跟踪方法

利用光学凹型透镜中功能曲面对太阳光线传输的重新分配能力,提出在腔体接收器前端安装凹型石英窗(凹透镜)以改善能流均匀性。为此,采用一种联合光线跟踪方法和遗传算法的优化设计方法优化凹透镜的几何尺寸和安装位置,改善碟式系统的能流均匀性。对于4种典型的二次曲面和三种曲面布置方式组合的12种凹透镜,详细分析凹透镜改善碟式系统能流均匀性的有益效果和特点,并验证所提方法的有效性。结果表明,在碟式系统中增加优化的凹透镜不仅能够显著改善腔体接收器的能流均匀性以及降低局部能流的峰值,还能够获得优异的光学效率和直接有用能率,优化的双圆锥透镜可将非均匀因子从0.59显著减小到0.11。

• 单位
  湖南科技大学; 机电工程学院