[发明专利]一种多阶多表面复杂太阳能聚焦集热系统设计方法

摘要

一种多阶多表面复杂太阳能聚焦集热系统设计方法，首先根据设计型式要求，建立对应光学系统的通用三维数学模型，随后采用统一蒙特卡罗光线追迹方法进行光学计算，然后再以光学效率及光热分布均匀性为考核依据，直至所设计系统达到所需要的光学效率与光热分布均匀性的设计要求，在要求运行工况条件下以及通用计算流体与传热平台中建立与其对应的数值计算模型，并将蒙特卡罗光线追迹方法计算获得的太阳能热流分布与该数值计算模型耦合，进行光-热-流体耦合计算，然后再进一步以系统内工质流体流动传热性能及系统热性能为考核依据，直至所设计系统完全符合光学效率、光热分布均匀性、工质流体流动性能以及系统热性能等各项设计要求为止。

主权项

一种多阶多表面复杂太阳能聚焦集热系统设计方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据待设计的多阶多表面复杂太阳能聚焦集热系统的设计型式要求，建立对应光学系统的通用三维数学模型；2)针对所建立光学系统的通用三维数学模型，采用蒙特卡罗光线追迹MCRT方法进行光学计算，获得该光学系统内光线传播过程、光学效率、光热聚集以及太阳能热流分布特性；3)以光学效率及光热分布均匀性为考核依据，重复步骤1)‑2)，直至所设计的多阶多表面复杂太阳能聚焦集热光学系统数学模型达到所需要的光学效率与光热分布均匀性的设计要求；4)对应于步骤1)‑3)反复设计所得到的光学系统数学模型，在设计要求运行工况条件下以及通用计算流体与传热平台FVM‑FLUENT中建立与其对应的数值计算模型，并将蒙特卡罗光线追迹MCRT方法计算获得的太阳能热流分布与该数值计算模型耦合，进行光‑热‑流体耦合计算，获得系统内工质流体流动性能、传热过程及系统热性能或热效率特性；5)在设计要求运行工况条件下，以系统内工质流体流动传热性能及系统热性能或热效率为考核依据，重复步骤1)‑4)，直至所设计的多阶多表面复杂太阳能聚焦集热系统完全符合光学效率、光热分布均匀性、工质流体流动性能以及系统热性能或热效率各项设计要求为止。