基于Soltrace的复合抛物面聚光器建模与仿真

刘 妍

(内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特 010000)

由于太阳能本身不会产生任何污染，且容易获取，因此，太阳能具有解决人类目前所面临的能源环境问题的潜力。由于太阳能的密度极低，需要聚光技术对太阳能进行收集。传统的太阳能集热器主要分为抛物线槽型集光器式、蝴蝶式、塔式和中央空调式。根据边缘光的原理设计了CPC聚光器。在给定的接收角度范围内，入射光线可以全部聚焦在理想集热器系统的吸收体上，理论上可以获得非成像集热器的最大聚光比。

复合抛物面聚光器的概念最初是在20世纪60年代中期由Hinterberger和Winston[1-2]提出的，并从不同的角度描述了CPC。Ploke[3]描述了轴对称的CPC，并对不仅包含光导反射内壁而且包含折射元件的设计方案进行了归纳总结。McIntire[4]研究了对二维的CPC的反射面进行截短的问题。郑宏飞[5-6]全面的研究了CPC的最大聚光角与CPC性能之间的关系，推导出最大聚光角的计算公式，研究分析了增加最大聚光角的方法及其影响因素。孟华等[7]提出了一种新方法用于计算CPC聚光器光强分布，这一方法将太阳辐射的高斯模型与射线追踪法相结合。上述对于CPC的研究多是基于理论推导之上，并用光学软件进行验证。鲜少见使用Soltrace软件对聚光器进行建模以及追迹光线的研究。

笔者利用Soltrace软件对复合抛物面聚光器进行了模型建立计算与光线追踪,并讨论了吸热圆半径、吸热圆与反射面缝隙以及截短比等因素的变化，对CPC聚光效率的影响,并与TracePro的模拟结果进行了比较。……