先进空间太阳能热动力发电系统概念设计研究

admin · 发表于 2024-1-24 11:57:01

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本文从从空间太阳能热动力发电系统数学模型、设计计算及性能优化、部件分析优化以及系统方案对比这几个方面进行了研究。系统建模方面从聚能器、吸热器、能量转换装置、辐射器几大部件入手，分别建立了各部件的数学模型。考虑了误差与损失对系统性能的影响，以使得模型更接近实际运行时的工作状况。系统设计计算及性能优化方面设计了一套发电功率为10kW的空间太阳能热动力系统，针对系统效率的影响因素作了分析，讨论了优化算法，并采用实数编码遗传算法编写程序实现了优化计算。对优化结果进行了讨论，验证了优化效果良好。部件分析优化包括聚能器部件的分析与热管辐射器优化设计两部分。聚能器的部分对系统功率为10kW的太阳能热动力发电系统的聚能器部分进行了分析和计算，通过模拟太阳能聚能过程，获得焦平面的热流分布情况。分析了表面误差与倾斜误差对聚能器功率以及热流密度的影响。热管辐射器的部份对应用在系统功率为10kW的太阳能热动力发电系统上热管辐射器的辐射器重量与总辐射面积作了设计计算，以辐射器重量与总辐射面积作为优化目标函数，编写程序实现优化计算并分析了优化结果。系统方案对比方面从各项系统评价指标的方面，将前面设计的这套10kW太阳能热动力发电系统与设计功率相同的闭式布雷顿热动力发电系统作全面比较，以验证该系统的先进性。同时介绍了目前还处在概念论证阶段的联合动力循环（SDCC）发电系统和在此基础上改进的新型联合动力循环（NCC）发电系统方案，并从系统性能与经济因素等方面对这几种方案作整体的比较和讨论。

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