必威近年来，中高温应用是太阳能领域的一个重要课题。其有一个类似的过程，即抛物面碟式聚光器收集能量，并通过光学方式传输到中央腔接收器。由于制造或装配误差等因素，以及不理想的太阳光角直径增大，会带来一些不良现象，如焦点区域能斑变大、腔体接收器内热流分布不均匀、或接收器局部过热等不良现象。特别是在某些情况下，例如超临界条件下生物质太阳能热气化制氢，腔体接收器中的通量分布对制氢效率有很大影响。腔体接收器中的辐射通量分布取决于集中能量的方向分布和数量。传统上用于设计和模拟太阳能热中央接收器设备的代码，如HELIOS、CIRCE、MIRVAL等，都是在八十年代用FORTRAN语言编写的，在大多数情况下，其理念和结构既不是模块化的，也不是用户友好的。同时，在以往关于太阳能集热器系统性能的研究中，只考虑了焦平面上的能量通量密度分布，而忽略了聚能的方向特性。为此，研究人员采用 Monte-Carlo 射线跟踪方法，研究了空腔接收器孔径面上的通量分布，并考虑了太阳形状和表面坡度误差的影响。根据焦点通量的定量和方向属性，提出了一种倒梨形的空腔接收器，提出了设计这种新形状空腔接收器的方法和相应的流程图，并对五种不同的空腔几何形状的辐射性能进行了比较。

　　研究人员采用Monte-Carlo方法并结合光学特性，对碟形太阳能聚光器/空腔接收器系统的辐射性能进行了研究。为了研究太阳形状对抛物面聚光器中通量分布的影响，给出了边缘变暗的太阳。太阳周长值对聚光比峰值的影响很小，但焦斑半径会随着CSR值的增加而增大。表面斜率误差的概率模型由高斯分布引入。地表斜率误差扩大了通量分布，降低了分布的峰值，以维持能量平衡。本文研究了太阳光的方向分布及其对空腔接收器性能的影响。在焦点区不同采样位置考察的所有案例都呈现出类似的趋势。如果 φ rim ⩽ 45°，则天顶角 θ P 与边缘角相等时，辐射通量的百分比方向分布值达到峰值；否则，如果 φ rim 45°必威，则天顶角小于边缘角时，辐射通量的百分比方向分布值达到峰值。此外，该值随采样位置远离焦点而增加。此外，，研究人员对五种腔体几何形状的壁面辐射通量均匀性进行了评估；结果表明，腔体几何形状对整体通量分布有显著影响。基于等效热通量的概念，辐射性能相对较好的球形接收器为形状优化提供了一个起点；因此，理想的形状（倒置梨形）可以实现几乎均匀的分布。要更好地量化空腔接收器的多重反射损失以及自由和强制对流损失，还需要进行更多的研究。

　　图3. 直径 5 m、焦距 3 m、反射率 0.9 的抛物面盘因不同环日比而产生的太阳图像效果。

　　图4. 测量值分布与表面法向误差标准偏差为 3.5 mrad 的适当高斯分布的比较。

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