检索结果-南通市图书馆

菲涅尔透镜热变形对CPV聚光系统性能影响的数值研究

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应用光学 2016年第2期37卷 256-261页

作者：陈明彪舒碧芬梁齐兵张奇淄孙丽娟范畴中山大学工学院广东广州510006 广东省光伏技术重点实验室太阳能系统研究所广东广州510006

由硅胶-玻璃材料组成的SOG(silicone on glass)型菲涅尔透镜在温度变化时会产生热变形,影响CPV(concentrating photovoltaic)聚光系统的性能。为研究透镜热变形对聚光系统光效率的影响,优化设计两类聚光系统,并采用数值计算的方法模拟... 详细信息

由硅胶-玻璃材料组成的SOG(silicone on glass)型菲涅尔透镜在温度变化时会产生热变形,影响CPV(concentrating photovoltaic)聚光系统的性能。为研究透镜热变形对聚光系统光效率的影响,优化设计两类聚光系统,并采用数值计算的方法模拟透镜的热变形,再将热变形导入光学模型中,使用蒙特卡罗方法计算变形前后的聚光效率。结果表明:对于单级聚光系统,采用单色光均匀性优化方法设计的透镜受翘曲变形和齿面自由变形影响较大,光效率在变形前后相差10%左右,改进型补偿色散方法设计的菲涅尔透镜受翘曲变形和齿面自由变形影响较小。另外,双级聚光系统可以有效抵抗热变形的影响。

关键词：菲涅尔透镜热变形计算机模拟蒙特卡罗模拟

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一种聚光光伏及温差发电一体化装置的研制

实验室研究与探索 2019年第8期38卷 88-91页

作者：徐慧婷胡状历德义彭丰陈东生上海电力大学数理学院

基于光生伏特和塞贝克效应设计了一种混合利用光电和热电的聚光光伏及温差发电一体化装置。该装置利用聚光透镜克服了太阳能能流密度低的缺陷,采用紫铜片对光伏电池进行热传递,余热能量通过温差发电装置实现二次发电,从而提高太阳能电... 详细信息

基于光生伏特和塞贝克效应设计了一种混合利用光电和热电的聚光光伏及温差发电一体化装置。该装置利用聚光透镜克服了太阳能能流密度低的缺陷,采用紫铜片对光伏电池进行热传递,余热能量通过温差发电装置实现二次发电,从而提高太阳能电池转换效率。为了测试温差发电对装置的影响,分别进行启动和不启动温差系统试验,发现输出电流基本相等,联合发电状态下,输出电压有约0.5 V明显提升。实验结果显示:当温差发电片和聚光光伏电池的负载选择合适的参数时,装置的输出功率提高5.26%,太阳能转换效率能提高了5.45%。

关键词：菲涅尔透镜聚光光伏温差发电联合发电

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大尺寸菲涅尔辊筒模具超精密加工工艺研究

大尺寸菲涅尔辊筒模具超精密加工工艺研究

作者：刘长江哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

菲涅尔透镜是一种典型的微结构功能表面,大尺寸菲涅尔透镜在聚光光伏发电系统、投射照明系统及激光电视等光学系统和产品中应用越来越广泛,市场需求及质量要求越来越高,因此开发高效率、高精度的大尺寸菲涅尔透镜制造工艺的具有迫切需求... 详细信息

菲涅尔透镜是一种典型的微结构功能表面,大尺寸菲涅尔透镜在聚光光伏发电系统、投射照明系统及激光电视等光学系统和产品中应用越来越广泛,市场需求及质量要求越来越高,因此开发高效率、高精度的大尺寸菲涅尔透镜制造工艺的具有迫切需求。Roll-to-Roll（RTR）超精密复制加工工艺具有高效率,高精度,低成本的优点,是微结构功能表面的理想制造工艺。目前,针对菲涅尔透镜的RTR制造工艺未能得到充分发展,主要原因是作为大尺寸菲涅尔透镜的RTR制造工艺的关键环节,径向菲涅尔辊筒模具的制造不仅对机床的静、动态特性,运动精度及温控精度等方面提出了严苛要求,同时,径向菲涅尔结构的复杂面型决定了刀具加工轨迹的复杂性,要求机床具有特殊的结构布局及更多的运动轴。因此,菲涅尔辊筒模具的制造工艺成为当前大尺寸菲涅尔透镜制造工艺面临的重要技术难题。为解决大尺寸菲涅尔辊筒模具的制造难题,本课题设计并搭建了旋转慢刀伺服装置,将其集成到课题组自主研制的辊筒模具超精密加工机床上,得到加工菲涅尔辊筒模具的专用超精密机床,在此基础上开展菲涅尔辊筒模具的加工工艺研究。本文首先从径向菲涅尔辊筒模具的加工原理出发,分析了机床的功能需求,确定了机床布局并规划了刀具轨迹。本文在自研的三轴辊筒模具超精密机床的机床上集成了旋转慢刀伺服装置,组成了加工径向菲涅尔辊筒模具的专用五轴辊筒机床。之后根据仿形法加工原理的要求设计了专用金刚石刀具;以等弧长法阿基米德螺旋线轨迹生成原理为基础,完成了加工菲涅尔辊筒模具的刀具轨迹的规划。本文设计了刀尖圆弧半径补偿方法及刀尖对心误差补偿方法,生成了刀位点轨迹并根据运动学原理解算了机床各轴运动量。考虑到金刚石刀具安装时,刀尖的位置存在调心偏差,导致刀尖圆弧中心与A轴和B轴回转轴线不重合,影响径向菲涅尔模具的面型加工精度。本文设计了刀具调心误差补偿方法,包括基于CCD计算机视觉的误差检测方法、误差模型的建立方法及误差补偿算法开发等内容。本文根据多体系统理论建立了机床的运动学模型,根据设计的刀位点轨迹解算了机床各轴的运动量。最后,在搭建的专用五轴机床上,本文进行了仿形法加工径向菲涅尔模具的验证性实验,之后使用轮廓仪沿工件母线方向检测了加工后的菲涅尔结构面型轮廓。检测结果显示,径向菲涅尔模具的实际加工面型与设计面型一致,工作角误差值小于0.05°,满足精度要求,验证了仿形法加工菲涅尔辊筒模具的可行性。

关键词：菲涅尔透镜辊筒模具超精密加工刀具轨迹规划误差补偿

基于太阳能斯特林发动机的反射式二次聚光器设计

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能源与环境 2022年第6期 67-69页

作者：林楚绵于洋吴肖邦黄浩嘉江艳王海肇庆学院机械与汽车工程学院广东肇庆526061

针对透射式太阳能斯特林发动机实验教学平台运行过程中因一次反射光线直接逃逸导致的光学损失问题,在太阳能斯特林发动机热端增设一个反射式二次聚光器,不仅增加光线被拦截次数来提高光学效率,而且增大菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差... 详细信息

针对透射式太阳能斯特林发动机实验教学平台运行过程中因一次反射光线直接逃逸导致的光学损失问题,在太阳能斯特林发动机热端增设一个反射式二次聚光器,不仅增加光线被拦截次数来提高光学效率,而且增大菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度。该文给出了具体的设计实例,并应用Solidworks软件和Tracepro软件对该设计实例进行了光学建模和仿真模拟。结果表明,当光线垂直入射时,相较于未增设工况,增设该二次聚光器的太阳能斯特林发动机光学效率提高了87.3%;增设该二次聚光器使得菲涅尔透镜对入射光线的跟踪误差容忍角度增至1.5°,对应的光学效率为光线垂直入射时的97.2%。

关键词：菲涅尔透镜二次聚光器斯特林发动机 Tracepro

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节能型太阳追踪功能光纤导入式照明设备研制

机械设计与制造 2018年第12期 172-176页

作者：张建超德雪红葛延郁志宏内蒙古农业大学机电工程学院内蒙古呼和浩特010018

为了使用太阳能资源实现对封闭建筑物的照明,利用菲涅尔透镜、全反射原理,利用太阳方位角及光传感器的双闭环控制原理,利用基于ARM单片机的控制器对采集器的运动、追踪模式及电能利用进行控制,实现运动的精确控制和能源的优化利用,并通... 详细信息

为了使用太阳能资源实现对封闭建筑物的照明,利用菲涅尔透镜、全反射原理,利用太阳方位角及光传感器的双闭环控制原理,利用基于ARM单片机的控制器对采集器的运动、追踪模式及电能利用进行控制,实现运动的精确控制和能源的优化利用,并通过光导纤维将太阳光实现导入室内照明。在此基础上对光的汇聚、传导效率、光损耗、装置散热、电气性能等因素进行了分析计算,实验结果表明:实验发光装置发光光源稳定,导入后的光效率达到60.9%以上,且散热效果良好,同时对太阳光追踪精度可达0.002°。

关键词：太阳能太阳追踪光导纤维菲涅尔透镜光传导效率双闭环控制原理

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菲涅尔透镜及其应用领域的专利分析

中国发明与专利 2013年第12期10卷 60-65页

作者：余晶莹李卓国家知识产权局专利审查协作广东中心

菲涅尔透镜是光学领域中一种应用非常广泛的光学元件,通过对菲涅尔透镜的专利申请态势、技术及申请人进行分析研究,梳理出菲涅尔透镜及其相关领域的行业现状以及今后的发展趋势,为企业的技术研发、专利布局提供重要参考。

关键词：菲涅尔透镜光学光伏专利分析

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高聚光效率的太阳光泵浦Nd:YAG激光器

大学物理 2016年第11期35卷 29-32页

作者：房丹谷开慧邢淑芝齐晓宇梁明李含刘璐长春理工大学光电信息学院光电科学分院吉林长春130000

太阳光泵浦式激光器将非相干的太阳光直接转化成相干的激光,既可以提高转换效率、节省能源,又可以使得整个装置简化.由于太阳光功率密度达不到直接抽运激光器的需求,所以需要高效的聚光系统,来实现泵浦激光器所需的阈值要求.本文利用菲... 详细信息

太阳光泵浦式激光器将非相干的太阳光直接转化成相干的激光,既可以提高转换效率、节省能源,又可以使得整个装置简化.由于太阳光功率密度达不到直接抽运激光器的需求,所以需要高效的聚光系统,来实现泵浦激光器所需的阈值要求.本文利用菲涅尔透镜和锥型场镜组成的高效聚光系统,使太阳光可以更高效的耦合进入泵浦腔,抽运Nd∶YAG晶体,通过模拟得到聚光系统收集的太阳光,聚光比达到10~4,增大了泵浦率,产生较高的激光输出功率.

关键词：激光器太阳光菲涅尔透镜锥形场镜

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基于波长调制光谱技术的气体遥测系统的研究

基于波长调制光谱技术的气体遥测系统的研究

作者：苗澍茁吉林大学

学位级别：硕士

在煤矿生产与天然气输运过程中,具有易燃易爆性质的危险气体发生泄漏会引发灾难事故,严重危害矿下作业工人以及广大人民群众的生命安全。因此,只有对危险气体进行实时的浓度检测,才能防止事故的发生。考虑到泄露气体的危险性,为了保证... 详细信息

在煤矿生产与天然气输运过程中,具有易燃易爆性质的危险气体发生泄漏会引发灾难事故,严重危害矿下作业工人以及广大人民群众的生命安全。因此,只有对危险气体进行实时的浓度检测,才能防止事故的发生。考虑到泄露气体的危险性,为了保证气体检测人员的自身安全,对危险气体进行远距离遥测成为气体检测的重要研究方向之一。在众多气体检测方法中,可调谐二极管吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)中的波长调制光谱技术(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)因具有灵敏度高、抗噪声能力强,响应时间短等优点而应用广泛。鉴于此,本文研制了一种基于波长调制光谱技术、成本相对较低、且具有可集成为便携式仪器潜力的气体遥测系统。首先,分析了国内外红外气体遥测系统的研究现状,阐述了红外吸收光谱检测原理和TDLAS技术相关理论。介绍了正交锁相放大技术与分段快速傅里叶变换技术,并利用Matlab对两种二次谐波信号的提取方法进行了仿真和比较分析。选择了技术成熟且便于优化的正交锁相放大技术作为本文使用的谐波检测技术。其次,设计了数字正交锁相放大器。硬件电路包括前置放大与主放大电路、模数转换(ADC)电路、SCI(Serial Communication Interface,串行通信接口)串口通信电路、数模转换(DAC)电路等。软件方面,由于气体遥测系统易受噪声干扰,为进一步提高系统的抗噪声能力,在利用Matlab仿真验证可行性后,在数字正交锁相放大器中加入了Savitzky-Golay滤波算法对气体吸收信号进行数字滤波,最后详细介绍了软件总体程序流程。再次,介绍了气体遥测系统的光路方案。对遥测系统的核心,即菲涅尔透镜进行了数学建模和研究分析。利用Tracepro光学仿真软件设计了直径200 mm、焦距200 mm、厚度2 mm的菲涅尔透镜,验证了菲涅尔透镜应用于遥测系统的可行性。针对实际应用,研究了光路中可能存在的问题。最后,开展了甲烷气体遥测实验。针对是否采用Savitzky-Golay滤波算法,开展了对比实验。功能验证实验表明,本系统及相关处理方法能够提取二次谐波信号,证明了该遥测系统具备气体遥测的基本功能。在300ppm·m甲烷浓度下,采用Savitzky-Golay滤波算法可将二次谐波信噪比从17.575提高到27.471。对系统的标定实验表明,提取到的二次谐波信号幅值与气体浓度成正比,未采用Savitzky-Golay滤波算法时拟合优度为0.99861,采用Savitzky-Golay滤波算法后拟合优度为0.99989。Allan方差测试实验显示,未采用Savitzky-Golay滤波算法时,检测系统1σ检测下限为14.985ppm·m;采用Savitzky-Golay滤波算法后,1σ检测下限为7.443ppm·m。这证明了Savitzky-Golay滤波算法具有提高检测系统性能的作用。同时,在线遥测甲烷的实验证实,该系统具有快速响应浓度变化的能力,检测系统达到了应用于气体遥测的基本要求。本论文的创新点:1.采用分段快速傅里叶变换法提取二次谐波信号。2.采用Savitzky-Golay滤波算法提高气体遥测系统的抗噪声能力。

关键词：红外吸收光谱气体遥测波长调制光谱技术锁相放大器数字滤波菲涅尔透镜

菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置及其性能研究

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菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置及其性能研究

作者：陈永贵广东工业大学

学位级别：硕士

进入现代社会以来,随着世界经济的高速发展,传统能源的耗尽及环境污染等问题日益突出。太阳能是一种可再生的新能源,它的优点有储量丰富、清洁、高效等。合理开发利用太阳能,将有助于缓解能源紧缺、环境污染等问题。对太阳能的利用有多... 详细信息

进入现代社会以来,随着世界经济的高速发展,传统能源的耗尽及环境污染等问题日益突出。太阳能是一种可再生的新能源,它的优点有储量丰富、清洁、高效等。合理开发利用太阳能,将有助于缓解能源紧缺、环境污染等问题。对太阳能的利用有多种方式,其中以太阳能集热器的应用较为广泛。现有太阳能集热器普遍存在机械结构复杂、集热效率低、热量传递速度慢等问题。而脉动热管的传热性能优越,它利用工质发生相变的吸放热过程进行热量的传递。相比较于传统的金属导热,脉动热管的传热能力更强,热量的传递速度更快。结合脉动热管的高效传热能力,太阳能集热器的集热性能可得到显著提升。为了优化已有太阳能集热器存在的不足,本文基于菲涅尔透镜聚光的方式,将脉动热管耦合到太阳能集热系统中,提出一种菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置,并对其聚光集热性能开展实验研究。所做的研究工作和结论如下:(1)根据已有构思设计菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置的结构,利用三维绘图软件Solid Works建立了集热装置的三维模型。为了确定菲涅尔透镜及真空集热管的最佳安装倾角,利用光学模拟软件Trace Pro对三维模型进行光路模拟,根据模拟结果确定17°为最佳安装倾角。在太阳赤纬角为23°26’、11°43’、0°、-11°43’、-23°26’,对集热装置进行追踪焦线及不追踪焦线时的光路模拟。追踪焦线时集热装置的全年平均光学效率为47.27%,平均热流密度为1217.98 W/m;不追踪焦线时全年平均光学效率为36.47%,平均热流密度为1042.36 W/m。(2)为了优选出用于集热装置中的脉动热管,根据集热装置的结构及光路模拟的结果设计制造脉动热管,并搭建脉动热管传热性能测试实验台。实验研究了充液率、加热功率、热冷段的长度比对脉动热管传热性能的影响。根据实验结果计算比较热阻、启动时间、启动温度等参数,衡量其传热性能的优劣,并分析传热性能产生差异的原因。实验得出当脉动热管的充液率为50%且热冷段的长度比越大时,脉动热管的传热性能越好。故以充液率为50%的脉动热管作为集热装置的传热元件,且保证脉动热管的热冷段的长度比尽可能大。(3)搭建菲涅尔线聚光真空管耦合脉动热管集热装置的性能研究实验台,在太阳辐射强度满足实验要求时对集热装置进行三种不同的集热性能研究实验。聚光且追踪焦线时,最大集热效率为33.44%,平均集热效率为26.75%;聚光且不追踪焦线时,最大集热效率为30.2%,平均集热效率为21.44%;直晒真空集热管时,最大集热效率为11.02%,平均集热效率为9.51%。对比分析聚光且追踪焦线时、聚光且不追踪焦线时的模拟集热效率和实验集热效率,发现两者基本一致,光路模拟可为太阳能集热器的设计提供指导。

关键词：太阳能菲涅尔透镜真空集热管脉动热管集热效率