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为估算圆形腔体接收器太阳吸收率开发两种新的半经验公式

DOI：10.1016/j.tsep.2019.01.017 期刊：Thermal Science and Engineering Progress 出版年份：2019 更新时间：2025-09-24 06:35:39
摘要： 本文提出了两种计算圆柱形空腔内表面太阳辐射等效吸收率的新半经验公式。首先采用二维几何方法分析了空腔内部发生的多次反射现象，从而揭示了首个等效太阳吸收率的解析关系式。此外，通过Solidworks流体仿真软件进行了三维光线追踪分析。两项研究均考察了不同空腔开口宽度及多个太阳吸收系数（α=0.5-0.9，间隔0.1），发现二维解析法相对于仿真的平均偏差从最高到最低吸收系数值介于1.50%-6.83%之间。最终基于三维光线追踪数据建立了两个修正解析法的新关联式，其中最优关联式使等效太阳吸收率计算的均方误差达到：五个受检吸收系数分别对应约0.78%、0.55%、0.40%、0.21%和0.18%。
作者： Dimitrios N. Korres，Christos Tzivanidis
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为估算圆形腔体接收器的等效太阳吸收率，建立两个新的半经验公式，以解决多次反射问题并弥合二维解析法与三维光线追踪法之间的差异。

研究成果

与常规接收器相比，圆柱形腔体接收器显著提升了太阳能吸收功率，增幅范围达3.85%至86.76%。二维解析方法适用于高吸收率或窄孔径情况，但平均会高估1.50–6.83%。我们开发了两个半经验公式，其中第二个公式在吸收率为0.5至0.9时平均误差分别为0.78%、0.55%、0.40%、0.21%和0.18%，适用于腔体长度远大于直径、吸收率≥0.5且角度孔径为20–180°的应用场景。

研究不足

该研究假设为漫反射和各向同性反射、均匀的太阳入射以及零入射角。其可能未考虑孔口边缘附近的集中太阳辐射，从而导致潜在的环日功率损失。腔体长度固定，且结果仅适用于所测试的直径范围和吸收率范围。

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