[发明专利]一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法及装置

权利要求书

1.一种同位素热光伏系统中晶元尺寸的确定方法，其特征在于，所述确定方法包括：

步骤1：获取同位素热光伏系统的简化组成器件，以及所述简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数、空间尺寸；其中，所述简化组成器件包括：热源、辐射器、滤波器、晶元阵列、隔热保温材料；所述材料固有参数包括：热导率、热容、材料表面发射率、透射率、反射率、密度；所述边界条件参数包括：初始温度、热源功率；

步骤2：将所述简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数、空间尺寸导入有限元软件，在所述有限元软件中形成所述同位素热光伏系统的三维模型；

步骤3：在所述有限元软件中对所述同位素热光伏系统的三维模型进行有限单元网格划分，形成多个网格节点；

步骤4：获取所述有限元软件输出的各个网格节点的温度值，并通过辐射热通量接口获取各个网格节点的辐射光照强度；

步骤5：将各个网格节点的辐射光照强度导入拓扑数学模型，采用如下公式，以所述晶元阵列中每列晶元接收的辐射光照强度相一致为目标条件，确定所述晶元阵列中各个晶元的长度y_j，其中，位于同一列内的晶元的长度y_j相一致：

FindY＝{y_j},(j＝1、2、……、n)；

Min{w_j-W/n},(j＝1、2、……、n)；

采用如下公式，以所述晶元阵列中每个晶元接收的辐射光照强度相一致为目标条件，确定所述晶元阵列中位于同一列内的各个晶元的宽度x_ij：

FindX＝{x_ij},(i＝1、2、……、m,j＝1、2、……、n)；

Min{w_ij-W/(m*n)},(i＝1、2、……、m,j＝1、2、……、n)；

其中，所述晶元阵列中行i的总数为m、列j的总数为n，W为所述晶元阵列接收的辐射光照强度、w_j为所述晶元阵列中每列晶元接收的辐射光照强度，w_ij为所述晶元阵列中每个晶元接收的辐射光照强度；

步骤6：基于所述晶元阵列中各个晶元的长度y_j、宽度x_ij，更新导入所述有限元软件中的所述晶元阵列的空间尺寸，并更新各个晶元接收的辐射光照强度w_ij，基于各个晶元接收的辐射光照强度w_ij计算平均因子，若所述平均因子大于预设阈值，则将各个晶元的长度y_j、宽度x_ij确定为晶元的最优尺寸，否则，重复步骤2至步骤6，直至所述平均因子大于预设阈值。

2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述获取同位素热光伏系统的简化组成器件，包括：

对所述同位素热光伏系统进行分解，得到完整组成器件；其中，所述完整组成器件包括：空间结构完整的热源、空间结构完整的辐射器、空间结构完整的滤波器、空间结构完整的晶元阵列、空间结构完整的隔热保温材料；

对所述完整组成器件进行简化，省略所述空间结构完整的热源的内部结构、所述空间结构完整的辐射器的空间尺寸结构、所述空间结构完整的滤波器的空间尺寸结构、所述空间结构完整的晶元阵列的板厚和形状，以及所述完整组成器件中包括的螺纹、螺纹孔、倒角、圆角、支撑件、加热丝，得到所述同位素热光伏系统的简化组成器件。

3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述简化组成器件的材料固有参数、边界条件参数包括：

所述热源的材料固有参数、边界条件参数：热导率、热容、密度、热源功率、初始温度；

所述辐射器的材料固有参数、边界条件参数：热导率、热容、密度、初始温度、材料表面发射率；

所述滤波器的材料固有参数、边界条件参数：热导率、热容、密度、初始温度、透射率、反射率、材料表面发射率；

所述晶元阵列的材料固有参数、边界条件参数：热导率、热容、密度、初始温度、材料表面发射率；

所述隔热保温材料的材料固有参数、边界条件参数：热导率、热容、密度、初始温度、材料表面发射率。