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太阳能光热推进聚光器的设计与研究

专 业: 凝聚态物理
关键词: 航天器 光热推进 太阳帆 聚光器
分类号: V471.7  TK513.1
形 态: 共 69 页 约 45,195 个字 约 2.162 M内容
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内容摘要


太阳能是自然界赋予人类的巨大财富,太阳通过内部的氢聚变成氦的原子核反应不停地释放巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量。

太阳能热水器、太阳能空调等就利用了太阳到达地球表面的这部分能量。

随着航空航天和宇航事业的迅速发展,太阳能在航天器推进系统中也得到了广泛应用。

太阳能光热推进系统是一种比较先进的推进系统,具有区别于其他推进系统的优点:

推力范围适中、比冲高、重量轻、使用寿命长、污染少。

随着航天事业的迅速发展,对航天器推进系统的研究变得至关重要。

目前,太阳能光热推进系统在航天器上得到了应用,太阳能光热推进系统主要由太阳能聚光器、吸收器\推力室和工质贮存与供应系统构成,利用太阳能聚光器聚集太阳能直接加热质量较轻的工质,工质膨胀后通过喷管喷出而产生推力。

由于聚光器是太阳能光热推进系统中的关键部分,因此对聚光器的研究显得非常重要。

本文考虑在太阳光不平行度的条件下,运用蒙特卡洛方法对理想情况下以及考虑接收面位置误差影响条件下的单碟、双碟以及三碟贝壳形聚光器进行性能模拟,在接收面水平放置和竖直放置时,得到接收面上的二维能流密度分布图和能流密度分布等高图,从而分析影响接收面能流密度的因素。

在增大贝壳形聚光器投影圆圆心到坐标系z轴距离l时,若接收面水平放置,发现接收面能流密度峰值减小,同时光斑核心区域面积相应增大,当距离l较短时,聚光器性能较优越,如单碟和对称双碟贝壳形聚光器在距离l为2m时性能较好,非对称双碟和三碟贝壳形聚光器在距离l为3m时性能较好。

若接收面竖直放置时,能流密度峰值先增大后减小。

设计太阳能光热推进系统时,根据航天器推进系统的实际需要,进行设计聚光器和吸收器\推力室..……

全文目录


摘要
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 太阳能光热推进系统聚光器国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 聚光器
2.1 几种常见的聚光器
2.1.1 槽式聚光器
2.1.2 塔式聚光器
2.1.3 碟式聚光器
2.2 贝壳形聚光器
第三章 STP 聚光器物理计算模型的建立
3.1 蒙特卡洛方法
3.1.1 蒙特卡洛方法的基本思想
3.1.2 蒙特卡洛方法解决问题的三个步骤
3.1.3 蒙特卡洛方法优缺点
3.2 随机数
3.2.1 均匀随机数产生方法
3.2.2 几种常用的均匀随机数生成方法
3.2.3 本文均匀随机数的选取
3.3 物理计算模型的建立
3.3.1 发射面
3.3.2 光线方向
3.3.3 反射方向
3.3.4 光线统计
3.4 物理模型计算流程
第四章 贝壳形聚光器性能分析
4.1 接收面水平放置聚光器性能分析
4.1.1 距离l 对接收面能流分布的影响
4.1.2 接收面位置误差对能流密度分布的影响
4.1.3 焦距对能流密度分布的影响
4.2 接收面竖直放置聚光器性能分析
4.2.1 距离l 对接收面能流分布的影响
4.2.2 接收面位置误差对能流密度分布的影响
第五章 结论与展望
5.1 对研究工作的总结
5.2 对研究工作的展望
参考文献

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中图分类: > V471.7 > 航空、航天 > 航天(宇宙航行) > 航天器及其运载工具
其他分类: > TK513.1 > 工业技术 > 能源与动力工程 > 特殊热能及其机械 > 太阳能技术 > 太阳能转换装置和设备

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