Введение к работе
Актуальность теш. Одной из' важнейших проблем современности является вое более широкое вовлечение нетрадиционных источников энергии в энергобаланс нашей страны, острая необходимость в быстрейием решении которого связана с естественным истощением природних ресурс и кризисной ситуацией в области экологии. Наиболее перспективным использованием энергии солнечного излучения является создание солнечных электрических станций для энерго -обеспечения децентрализованных населенных пунктов в юхных районах нашей страны и технологических линий сельского хозяйства.
Сложность решения данной задачи связана с комплексностью, требующей системных методов исследования. Анализ исследователь -ских и опытно-конструкторских разработок в этой области показыт вает, что основные проблеми, стоящие на пути наземных и косми -ческих источников энергии, могут быть в настоящее время успешно решены. Очевидно, что прогресс в указанных областях невозможен без развитой теории-оптических концентрирующих систем, позволяющей научно обосновать технические требования к,этим системам, рационально организовать их проектирование, производство и испытание, научно прогнозировать их энергетические и эксплуатационные характеристики.
Разнообразие типов концентрирующих систем как составных элементов СЭС и услопий их яркмсненип требует от теоретических методов и расчетных моделей достаточной общности'и. универсаль -ігости, обеспечивающих применение теории для решения широкого круга практических задач.
Целью работы является разработка математического обеспечения задач проектирования и оптимизации системи концентратор-приёмник СЭС башенного и модульного типов.
Для достижения'поставленной-"поли необходимо было исследовать широкий круг, вопросов и решить ряд новых научно-технических задач, к числу которых следует отнести:
разработка моделей расчета системы концентратор-приёмник, обеспечивающих использование теоретических моделей . концентрации солнечного излучения в решении задач проектирования кон центрирующих систем с линейным фокусом, таких как: параболоцилиид-рические концентраторы; стеклянные линзы Френеля;
обоснование и обобщение моделей расчета концентрирующих
_ ц -сисгеы на ЭВМ, в частности разработка шшациошю-стадивтичво-кой иодели расчета двузеркальных концентрирующих систем.
Развитие метода эквивалентного параболоида в случае нали -чия среднеквадратических ошибок отражающих поверхностей» ис -следование влияния широкого набора параметров на энергетичео -кую эффективность указанных Систем;
- разработка модельных представлений радиационного погруже
ния полостных приёмников различной геометрии для набора мо -
дельных распределений индикатрис отражения, моделирующих функ
ції» отклика1 различного типа концентрирующих систем СЭС; моде
лирование геометрической форыи оптимальной геоиетрни полостей.
Научная новизна заключается в том, что авгороы впервые:
- - проведены; численные исследования стеклянных линз Френеля на основе.имитационно-статистической шдели;
-реиена тепловая задача сие і єни "лист-груба" при неравномерной распределении плотности потока солнечной радиации,'
получены аналитические оценки фокальных концентраций и коэффициента улавливания параболоцнлиндрнческих концентраторов;
проведено исследование концентрирующей способности дву ~ зеркалышх систем, построена математическая замкнутая модель расчета систеи'Кассегрепа, Грегори в приближении эквивалентного параболоида. Построена схема графического определения максимальных значений коэффициента геометрической концентрации сие -темы Кассегрена для набора параметров/ о , С-а , Ubi реа.-лизоваїшая в 'виде машинных алгоритмов;.
.- разработана шипиатическая модель расчета радиационного родаа полоепшх приёмников произвольной гасиетрпп. Проведено исследование нозножноети выравнивания распределения плотности потока излучения на прпёипых панелях с шшоцью зеркалышх ко -иусішх контроїрахагелеіі. Построена процедура поиска разносеве-ЩСИНОЙ полости в плане обратной задачі: ЕкрокоапергурноП оптики.
Практическая ценность н реализация результатов исследований.,
Работа ориентирована на создание алгоритмов и на их базе разработке программного кощлокса. Б настоящее' время при расширении фронта работ 'в области прикладной гелиоэнергетики и привлечении к разработке и .соорукении нових гелкоэлергетачзских
объектов всё более широкого круга проектных, конструкторских и эксплуатационных организаций главной проблемой является ло-строенив универсального аппарата для адекватной формулировки базовых алгоритмов иатематичеокого моделирования объектов новой техники.
Разработанные автором имитационные модели и созданное программное обеспечение расчета системы концентратор-приёмник СЭС башенного и модульного типов позволяют значительно иитенсифи -пировать анализ вариантов и сократить прздпроектную и проект -ную стадию создания таких объектов.
Развитые автором методы расчета приняты к внедрению при~ проектировании маломощных автономных энергетических установок и при обосновании проектных решений по отбору перспективных гелиоприёмников СЭС.
Апробация работы. Основные результаты работы, докладывались и обсухдались на научных семинарах в ГОЛ им.С.И.Вавплова, ЭШШ им, Г.М.Кркияановского, на семинарах в Научно-производственном объединении "Солнце" АЛ ТССР, на международных конференциях
" QfpeieJ Оріівь. .'и <4ы?ог ЕпЩ^ ftajfue 19$7 У. 19& У, наВсесоюзном совещании "Опыт разработки и освоения первой в СССР экспериментальной солнечной электростанции мощностью' 5 Шт (СЭС-5)", на международном симпозиуме по солнечным энергетическим установкак (г.Алушта^ 22-26 апреля 1991 г.), на республи - капской научно-практической конференции "Использование солнечной энергии в народном хозяйстве", г.Ташкент, 1991 г., на 3-ей Всесоюзной конференции по энергетике океана, г.Владивосток,' 1991 г.
Публикации по теме работа. По теме диссертации опубликова
но 36 статьи. '
Объём работ:;. Диссертация состоит из введения, пяти глав,
выводов и приложения. Работа излоксиа на 306 страницах маши
нописного текста, включая 8 6 рисунков, 15 таблиц и
списка цитированной, литературы из 173 наименований.
Личное участие автора в получении научных результатов. В процессе выполнения работы автором осуществлялись постановка и- решение задач, анализ и обобщение результатов исследований. Автором разработаны алгоритмы и составлен пакет программ, проведены вариантные расчеты.
- б