针对槽式聚光系统,设计了一种倒梯形管簇式腔体接收器,采用理论研究、TracePro软件模拟以及实验的方法对腔体结构设计中某些几何参数对接收器的光学性能的影响进行分析及优化,并对其安装位置偏移对光学性能的影响展开研究。结果表明:倒梯形上壁面为弧面反射面可使光学效率提高近4%;随着开口角度增大光学效率逐渐增大,随着圆弧半径增大光学效率先增大后缓慢降低,开口角度65°与反射圆弧半径90 mm的组合结构具有较高的光学效率、较均匀的集热管壁能流以及较好的光热转化效率;腔体接收器安装在焦距垂直向下5 mm范围内可获得优于焦距处的光学效率;运用归一化温差和测试瞬时集热效率的方法得到槽式聚光集热系统的光学效率为73%,与模拟的理想值较吻合。

分析了系统杂散光的来源,得出非成像光束对系统影响较大、平板玻璃窗产生的鬼像不容忽视的结论。针对传统作图法设计遮光罩的针对性不强,且追迹不同入射角的光线繁琐、容易遗漏的问题,本文提出一种逆向追迹法,依据光的可逆性,在像面处设置点阵面光源,每一点都发出充满系统孔径的光束,在物面设置足够大的探测面,使之有充足的余量记录所有到达物方的光线,利用该方法可以在探测面上直观地区分出非成像杂散光。有针对性地设计了具有特殊要求的内外遮光罩,并对遮光效果进行了软件模拟。