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题名基于补偿优化的离轴共轭式聚光优化方法
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作者
张彦龙
李丽芳
夏舟
郭朋真
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机构
哈尔滨工业大学机电工程学院
哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院
哈尔滨工业大学空间光通信技术研究中心
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出处
《中国空间科学技术(中英文)》
北大核心
2025年第2期15-24,共10页
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基金
国家自然科学基金面上项目(52275241)。
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文摘
随着空间太阳能电站的发展,高效能和零遮挡的太阳能聚光器需求不断增加,然而现有技术在焦斑均匀性和像差控制方面仍存在诸多挑战。为了解决这些问题,提出了一种口径为500 mm、焦径比为3的离轴共轭式点聚焦太阳能聚光器及其光路优化方法。该聚光器由离轴主镜、共轭镜、平面反射镜和定日跟踪机构四部分组成。离轴主镜提供主要的光学参数,共轭镜用于像差补偿,平面反射镜实现精准定位。通过几何构造方法对反射面的面型进行调整,构建精确的数学模型,并采用光线追迹方法分析光路。针对主要像差构建优化函数,利用点列图和辐照图分析焦斑形状变化规律,并通过调整离轴主镜和共轭镜的反射面面型,有效地减小像差,提高聚光比。在正入射和多角度入射条件下进行了详细的光学仿真,以优化光路设计。在室外-10℃环境下进行的聚光实验证明了该系统的像差补偿效果,光学聚光比超过100,焦点最高温度达到372℃。研究结果表明,离轴共轭式聚光方法通过多层次的优化手段,实现了零遮挡、高聚光比和高精度的聚光效果,在空间太阳能系统中具有显著的应用潜力,为未来的太阳能利用技术提供了新的解决方案。
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关键词
空间太阳能电站
离轴聚光镜
共轭
零遮挡
光线追迹
优化
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Keywords
space solar power station
off-axis concentrator
conjugate
zero blocking
ray tracing
optimization
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分类号
V419
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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