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海南热带环境下储热型太阳能利用系统

河南科技大学学报（自然科学版） 2017年第2期38卷 25-30页

作者：刘世豪王伟海南大学机电工程学院海南海口570228

针对海南省太阳能热利用成本高的问题,探索了一种符合海南省热带环境特点的太阳能利用系统。收集整理海南省代表性城市月平均太阳总辐射量,分析了海南省太阳辐射强度分布规律。采用储热材料和显热储热方式设计了太阳能利用系统。结合海... 详细信息

针对海南省太阳能热利用成本高的问题,探索了一种符合海南省热带环境特点的太阳能利用系统。收集整理海南省代表性城市月平均太阳总辐射量,分析了海南省太阳辐射强度分布规律。采用储热材料和显热储热方式设计了太阳能利用系统。结合海南省太阳辐射强度分布规律,设计带有机械齿轮和发条装置的单面聚光器与"组合式"聚光器,有效降低了因太阳方位变化对透镜聚光效率的影响,提高了菲涅尔透镜的聚光效率,并对该系统的发条装置进行了结构优化,简化了系统设计过程。对比分析该储热型太阳能利用系统与普通家用电饭煲的能耗量,验证了系统结构设计的合理性。研究结果表明:所设计的储热型太阳能利用系统具有良好的节能环保效应。

关键词：热带环境菲涅尔透镜优化设计储热材料太阳辐射强度

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平面线聚焦菲涅尔透镜的聚焦变化研究

太阳能学报 2024年第6期 396-400页

作者：杨毅马兴龙郑宏飞董玉杰吴洋吕楠中国人民解放军陆军勤务学院军事设施系北京理工大学机械与车辆学院

针对平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光透镜在光线倾斜入射条件下的焦距变化问题，从菲涅尔透镜结构、材料折射率以及光线倾斜入射角对其焦距的影响出发，分析得出兼顾许用倾斜入射角范围大和焦距变化范围小的设计参数。进而示例设计宽度为200... 详细信息

针对平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光透镜在光线倾斜入射条件下的焦距变化问题，从菲涅尔透镜结构、材料折射率以及光线倾斜入射角对其焦距的影响出发，分析得出兼顾许用倾斜入射角范围大和焦距变化范围小的设计参数。进而示例设计宽度为200 mm、焦距为300 mm、材料折射率为1.5的平面线聚焦菲涅尔透镜，分析其焦距变化特性，并采用缩短接收面与菲涅尔透镜之间安装距离的方法，分析得到适用于该菲涅尔透镜的最佳接收器宽度和安装位置，使其许用光线倾斜入射角范围达到±40°以上，以此维持平面线聚焦菲涅尔太阳能聚光器的有效工作时间达到接近6 h。

关键词：太阳能菲涅尔透镜线聚焦倾斜入射焦距变化

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菲涅尔透镜聚焦光斑能流密度分布检测方法

半导体光电 2016年第6期37卷 902-905页

作者：王进军王侠陕西科技大学理学院西安710021 西安科技大学电气与控制工程学院西安710054

提出了一种间接检测聚光光伏发电系统中菲涅透镜聚焦光斑能流密度分布的方法,搭建了检测实验装置,通过标定相机像素灰度值与聚焦光斑能流密度值的比例因子k,介绍了从聚焦光斑灰度图提取光斑能流密度分布的具体过程。对检测精度进行了验... 详细信息

提出了一种间接检测聚光光伏发电系统中菲涅透镜聚焦光斑能流密度分布的方法,搭建了检测实验装置,通过标定相机像素灰度值与聚焦光斑能流密度值的比例因子k,介绍了从聚焦光斑灰度图提取光斑能流密度分布的具体过程。对检测精度进行了验证,结果表明:采用该检测方法得到的光斑峰值能流密度相对误差小于2.1%。该方法具有操作简单、检测精度高的优点,可广泛应用于聚光光伏发电聚焦光斑的能流密度分布的检测。

关键词：菲涅尔透镜聚焦光斑能流密度分布灰度图像检测

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VLC系统中双面锯齿菲涅尔接收透镜的研究

光通信技术 2017年第10期41卷 23-26页

作者：聂翔宇孙晓红齐勇乐叶子蔚张驰郑州大学信息工程学院河南省激光与光电信息技术重点实验室郑州450000

为了减小可见光通信接收系统的尺寸、提高聚光效率,依据传统的可见光接收天线——单面为锯齿的菲涅尔透镜,设计了一种新型的接收天线——双面均为锯齿的新型透镜。给出了设计方法和模拟结果,并将其与传统菲涅尔透镜的聚光率、F数等进行... 详细信息

为了减小可见光通信接收系统的尺寸、提高聚光效率,依据传统的可见光接收天线——单面为锯齿的菲涅尔透镜,设计了一种新型的接收天线——双面均为锯齿的新型透镜。给出了设计方法和模拟结果,并将其与传统菲涅尔透镜的聚光率、F数等进行对比分析。

关键词：可见光通信接收天线菲涅尔透镜聚光效率 F数

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基于大功率LED均匀光源设计与实现研究

基于大功率LED均匀光源设计与实现研究

作者：聂佳林杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着大功率白光LED的广泛普及,由于大流明封装和更高的发光效率使其得到更加广泛地应用,这也表明了固态照明的发展发向。LED的市场需求不断扩大,应用领域也随之扩展,大功率LED的照明系统比传统光源更有前景。然而大功率LED仍然存在不可... 详细信息

随着大功率白光LED的广泛普及,由于大流明封装和更高的发光效率使其得到更加广泛地应用,这也表明了固态照明的发展发向。LED的市场需求不断扩大,应用领域也随之扩展,大功率LED的照明系统比传统光源更有前景。然而大功率LED仍然存在不可想象的缺点,比如LED光源的朗伯体特性以及高功率LED难以在屏幕上获得高亮度,所以需要进一步的二次光学设计。二次光学设计是存在于LED封装之外的,可以聚集LED光源的光线,并具有效率高、准直度高等优点。本文利用二次光学设计手段对大功率LED出光的均匀性进行建模与仿真,并对加工出来的实体均匀光源进行数据测量与研究。在二次光学设计中,软件仿真是必不可少的环节,随着计算机处理速度的提升,计算机软件仿真成为设计优化大功率光源的有效手段。对LED以及光学部件物理特性的设计需要通过软件进行精确的数学建模来描述各个部件之间的关系。最重要的部位就是反射镜与透镜,是二次光学设计必不可少的组成部分。本文主要针对大功率LED的均匀性设计做了以下四个方面的研究:(1)对LED的国内外发展现状及趋势做了详细地阐述,系统地概括了二次光学设计的基本概念以及方法,同时结合实际案例对LED光源均匀性设计的必要性做出了充分地说明。(2)对光度学进行了详细地解释说明,介绍了光度学中经常用到的参量以及它们之间的关系,深刻地描述了二次光学设计的理论依据,即非成像光学设计理论,同时对LED的发光机理以及光电特定做出了明确的表述。(3)基于光学扩展量守恒思想,设计了一种基于菲涅尔透镜和复合抛物面反射镜的大功率LED均匀光源。通过TracePro软件模拟均匀光源的光线反/折射仿真,主要是对复合抛物面反射镜参数以及菲涅尔参数进行设计。获取最优仿真参数并进行加工制作,研制出了大功率LED均匀光源实验装置。在距离光源2.5m处,获得二维光度分布图直径为38 cm的圆面,其发散角约为2.63°,光斑有效区域的光度均匀度优于94.40%,整体出光效率超过80%。(4)为了深入剖析LED的发光特性与二次光学设计所能够实现的优良特性做了以下研究。结合非球面透镜的出光原理,设计了三种类型功率为30W的小功率LED辐射模拟器进行比较实验,根据三种类型的优化仿真实验结果,选取效果最优类型的设计参数进行实物加工制作。实物检测后,在距离出射面1m处的光屏上获得有效光斑直径为45cm,发散角为±10.81°,测得光斑的光度均匀度优于98.5%,整体最优均匀度要优于第三章中大功率LED所产生的均匀光源,但发散角偏大。

关键词：大功率白光LED 复合抛物面反射镜菲涅尔透镜非球面透镜均匀性分析

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太阳能光热发电装置及发电量预测方法

太阳能光热发电装置及发电量预测方法

作者：李超宁夏大学

学位级别：硕士

太阳光热温差发电技术是目前绿色新型能源开发利用的新方向,它主要利用热电转换技术将太阳辐射中的热能转换为电能,从而为小型用电设备提供电力能源。本文通过将菲涅尔透镜与温差发电技术相结合的方法,设计了一种免跟踪的太阳光热温差... 详细信息

太阳光热温差发电技术是目前绿色新型能源开发利用的新方向,它主要利用热电转换技术将太阳辐射中的热能转换为电能,从而为小型用电设备提供电力能源。本文通过将菲涅尔透镜与温差发电技术相结合的方法,设计了一种免跟踪的太阳光热温差发电装置。该装置以菲涅尔透镜为聚光装置,通过吸波材料将太阳辐射转化为热能,并为温差发电片的热端提供热能,通过散热装置降低温差发电片冷端的温度,在温差发电片的冷热两端形成温差,从而实现高效的热电转换。首先,通过搭建实验测试平台测试单个温差发电片的发电性能,包括对1-V特性和P-V特性进行了分析,确定影响太阳能温差发电片发电性能的各个因素,找到在实际使用中提高发电效率和输出功率的有效措施和方法。通过实验探究多个温差发电片在串并连接方式下的输出特性,以此确定温差发电模块。其次,为提高太阳能温差发电装置的热电转换效率,借助Tracepro光学仿真软件设计了温差发电片的布置方式,并对发电片布置曲面以及菲涅尔透镜与温差发电片之间的距离进行优化设计,使得经菲涅尔透镜聚焦后太阳辐射光斑会落在涂有太阳光吸热涂料的温差发电片受热面,从而提高太阳光热利用率。最后,利用PSO-BP神经网络方法实现对光热温差发电装置发电电压的预测。通过将数值算法获得的预测值与本实验室提供的实验数据进行对比,验证了本文中方法的有效性。

关键词：太阳光热温差发电菲涅尔透镜 PSO-BP发电预测

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免跟踪菲涅尔式太阳能集热系统的设计与研究

免跟踪菲涅尔式太阳能集热系统的设计与研究

作者：张燕军北京化工大学

学位级别：硕士

随着社会经济的快速发展,人类在环境保护方面的意识逐渐提高,由于化石能源的储量是有限的,并且现有的能源结构给环境带来了诸多问题,因此清洁高效的低品位太阳能是解决当前能源危机的重要方法之一,也是走可持续能源道路的必然选择。光... 详细信息

随着社会经济的快速发展,人类在环境保护方面的意识逐渐提高,由于化石能源的储量是有限的,并且现有的能源结构给环境带来了诸多问题,因此清洁高效的低品位太阳能是解决当前能源危机的重要方法之一,也是走可持续能源道路的必然选择。光热发电技术作为太阳能应用技术之一,其集热系统效率的高低对整个发电系统的效率有很大的影响,也影响了整个发电系统的成本。现有的光热发电中,集热系统主要采用跟踪装置采集太阳能,但是跟踪装置在运行过程中故障率比较高,而且对精度要求还很高,需要经常的维护;免跟踪装置简单可靠,相对跟踪装置具有很好的发展前景,因此本文将对免跟踪集热系统的设计进行研究,分析免跟踪装置下聚光系统的聚光性能。本文以菲涅尔透镜形成原理为基础,以光线的折射定律为依据,对线性菲涅尔透镜的光线会聚情况进行分析,得出菲涅尔透镜纹路上倾斜角的公式,该公式是设计线性菲涅尔透镜的依据。运用光学软件tracepro对线性菲涅尔透镜的性能模拟,研究不同纹距的菲涅尔透镜的会聚光线的性能,经分析发现：纹距越大,菲涅尔透镜的光斑均匀性越好,但是焦点处光斑均匀性并不是最好的,位于焦点以前的光斑均匀性比焦点处的好,因此集热管可以根据其直径的大小选择放置在焦点前面的位置,这样可以提高会聚到集热管的光斑均匀性。以太阳运动方式和免跟踪理论为基础,设计免跟踪透镜组,运用光学软件对该透镜组的聚光性能进行模拟,研究了在改变相邻菲涅尔透镜之间的夹角大小情况下,免跟踪透镜组的会聚光线效率和测量处的光斑均匀性,分析发现,免跟踪透镜组的会聚光线效率和测量处的光斑均匀性都比单块菲涅尔透镜的低,并且夹角越大,透镜组的聚光效率越高。本文还对集热管进行了简单研究,分析了影响集热管集热的因素,并根据前面模拟分析的结果设计了免跟踪集热实验装置,通过对测试数据的分析,提出了优化改进实验装置的措施。

关键词：菲涅尔透镜光斑均匀度聚光效率 tracepro 免跟踪

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太阳能热声发动机热力性能的实验研究

工程热物理学报 2010年第6期31卷 925-928页

作者：李玉光何雅玲王新沈超西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室

设计搭建了太阳能热声发动机实验系统，它由双轴全自动跟踪菲涅尔透镜聚焦型集热器和小型化驻波热声发动机两大组件构成。分别对充注不同压力N2、He、Ar三种工质的太阳能热声发动机的起振温度、起振时热声核温度分布、压力振幅进行了实... 详细信息

设计搭建了太阳能热声发动机实验系统，它由双轴全自动跟踪菲涅尔透镜聚焦型集热器和小型化驻波热声发动机两大组件构成。分别对充注不同压力N2、He、Ar三种工质的太阳能热声发动机的起振温度、起振时热声核温度分布、压力振幅进行了实验研究。结果表明，氮气、氦气和氩气在相同充气压力下，He起振温度最高，N2起振温度最低；N2在充气压力1．0MPa时达到最低起振温度394．8℃，且其压力振幅对充气压力变化不敏感；Ar在充气压力1．0MPa时达到最低起振温度418．2℃，且其压力振幅随着充气压力的升高而逐渐增加。实验结果为优化太阳能热声发动机系统的热力性能提供了实验依据。

关键词：太阳能菲涅尔透镜热声发动机热力性能

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功能性液晶材料的结构稳定与调控

功能性液晶材料的结构稳定与调控

作者：杨魏强华东理工大学

学位级别：硕士

本文主要针对不同的功能性液晶材料进行实验性研究,研究内容共分为两部分。第一部分基于蓝相液晶,通过引入一种末端链含有丙烯酸酯结构的弯曲型分子,将其掺杂入手性向列相液晶母体,诱导产生蓝相后进行紫外曝光,将混合物体系内部丙烯基... 详细信息

本文主要针对不同的功能性液晶材料进行实验性研究,研究内容共分为两部分。第一部分基于蓝相液晶,通过引入一种末端链含有丙烯酸酯结构的弯曲型分子,将其掺杂入手性向列相液晶母体,诱导产生蓝相后进行紫外曝光,将混合物体系内部丙烯基的不饱和键交联聚合后发现,蓝相的温宽能够拓宽到58℃,涵盖室温;并且在室温蓝相状态下加电测量其电光特性,发现曝光稳定后的蓝相具有零迟滞、低驱动电压、快速响应等优点,实验在实现蓝相晶格大幅稳定的同时也获得了改善的电光性能,填补了弯曲型分子诱导蓝相方面电学稳定性研究的空白。第二部分研究是基于光取向技术制备混合取向结构器件灌入双频液晶后实现可擦写菲涅尔衍射透镜,将微观的液晶分子调控引入菲涅尔透镜,通过宏观的透镜衍射性能研究来表征液晶分子在不同电场条件刺激下的变化情况。研究发现,在40kHz的高频电场情况下,施加6Vrms的饱和电压,透镜的衍射效率最大,达到38.5%,接近理论值40.5%;而且该器件拥有低驱动电压,快速高低频响应切换,偏振无依赖等集诸多优点于一身的独特性质;通过整合多个新技术和新材料,该实验实现了技术和材料的双重突破,将各自最大的优点发扬并整合,对于新型液晶衍射器件的设计提供了有价值的参考意义。综上来说,本论文针对不同的功能性液晶材料,结合稳定与调控液晶结构的方法,各自实现了不同器件的功用最大化,而且均获得了不错的效果,本论文的实验设计思路及结论对于液晶材料的显示和光子学应用方面的研究能提供适当的启发性与参考性。

关键词：蓝相液晶弯曲型分子交联聚合菲涅尔透镜双频液晶