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太阳能光热发电技术能够清洁高效地将太阳能转化为电能，发展该技术有助于减少现代社会对化石能源的依赖，并加速当前能源结构的转型。吸热器承担着将太阳能转化为热能的关键作用，对其进行研究与优化可以有效提升太阳能光热发电系统的总效率。本文从光学和热学两个方面对锥形腔式太阳能高温吸热器进行了模拟研究与分析，探究了几何参数和盘管布置方式等因素对吸热器换热特性的影响规律。
本文根据现有碟式聚光镜的几何结构，设计了相应的锥形腔式太阳能高温吸热器，并基于蒙特卡罗光线追踪法，运用光学模拟软件TracePro建立了聚光镜与腔式吸热器的光学模型，研究了吸热器的重要几何参数和聚光镜焦点的位置对吸热器光学特性的影响。光学模拟结果表明，吸热器的光学效率随盘管圈数的增加而增加，随腔体锥角和保温层厚度的增加而减小；当聚光镜反射的光线都能进入吸热器腔内时，各因素对光学效率的影响并不明显，最大相差仅为1.15%。
根据吸热器腔内热流密度分布的特点，本文将盘管表面简化为多个热流密度均匀分布的区域，便于将光学模拟获得的结果应用于传热计算。随后采用ANSYS软件对锥形腔式吸热器建立了结合光学过程的数值模型，并探究了几何参数对吸热器的传热特性的影响。模拟结果显示，几何参数不同时，吸热器的辐射热损失始终最大，对流热损失次之，传导热损失始终最小；随着腔体锥角、盘管圈数和保温层厚度的增加，吸热器的光热转换效率都是先增加后减小；腔体锥角为5°、盘管圈数为13圈且保温层厚度为175mm的锥形腔式吸热器具有最高的光热转换效率，为70.52%。
论文还探究了不同工质流向和盘管布置方式下锥形腔式吸热器的的换热特性，并考虑了聚光镜焦点位置的影响。研究表明，随着采光口到聚光镜焦点的距离的增加，吸热器的光热转换效率会因工质流向的不同而产生相反的变化规律；采用单螺旋盘管布置并且工质向上流动的吸热器具有最高的光热转换效率，最高可达71.35%。
本文提出的腔内热流密度简化方法，对高温吸热器的准确模拟提供了有益参考；论文的工作对锥形腔式吸热器的效率优化研究具有一定的指导意义。
本文根据现有碟式聚光镜的几何结构，设计了相应的锥形腔式太阳能高温吸热器，并基于蒙特卡罗光线追踪法，运用光学模拟软件TracePro建立了聚光镜与腔式吸热器的光学模型，研究了吸热器的重要几何参数和聚光镜焦点的位置对吸热器光学特性的影响。光学模拟结果表明，吸热器的光学效率随盘管圈数的增加而增加，随腔体锥角和保温层厚度的增加而减小；当聚光镜反射的光线都能进入吸热器腔内时，各因素对光学效率的影响并不明显，最大相差仅为1.15%。
根据吸热器腔内热流密度分布的特点，本文将盘管表面简化为多个热流密度均匀分布的区域，便于将光学模拟获得的结果应用于传热计算。随后采用ANSYS软件对锥形腔式吸热器建立了结合光学过程的数值模型，并探究了几何参数对吸热器的传热特性的影响。模拟结果显示，几何参数不同时，吸热器的辐射热损失始终最大，对流热损失次之，传导热损失始终最小；随着腔体锥角、盘管圈数和保温层厚度的增加，吸热器的光热转换效率都是先增加后减小；腔体锥角为5°、盘管圈数为13圈且保温层厚度为175mm的锥形腔式吸热器具有最高的光热转换效率，为70.52%。
论文还探究了不同工质流向和盘管布置方式下锥形腔式吸热器的的换热特性，并考虑了聚光镜焦点位置的影响。研究表明，随着采光口到聚光镜焦点的距离的增加，吸热器的光热转换效率会因工质流向的不同而产生相反的变化规律；采用单螺旋盘管布置并且工质向上流动的吸热器具有最高的光热转换效率，最高可达71.35%。
本文提出的腔内热流密度简化方法，对高温吸热器的准确模拟提供了有益参考；论文的工作对锥形腔式吸热器的效率优化研究具有一定的指导意义。