本发明涉及一种双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，按以下步骤进行：确定第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离；根据反射定律求得镜片与镜场平面之间的夹角与集热器中心和镜片中心之间的连线与镜场平面的夹角的对应关系；根据三角形正弦定理求得线性菲涅尔反射镜的宽度；根据第一个线性菲涅尔反射镜与中心轴线的水平距离确定第二个线性菲涅尔反射镜的与集热器中心轴线的水平距离，以此类推。本发明通过准确计算镜场中各个线性菲涅尔反射镜的位置参数、宽度以及倾斜角，从而最大程度上利用镜场空间实现了最大聚光比，使有限空间内的太阳光得到了最大利用，提高了集热性能。
1.双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，以及第一个线性菲涅尔反射镜的倾斜角α1，其中，倾斜角为线性菲涅尔反射镜的镜片与镜场平面之间的夹角；
2)根据反射定律求得第n个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn与集热器中心和镜片中心之间的连线与镜场平面的夹角βn的对应关系；
3)根据三角形正弦定理求得第n个线性菲涅尔反射镜的宽度Ln；
步骤3)中根据三角形正弦定理计算第n个线性菲涅尔反射镜的宽度Ln，如公式(2)所示：即
4)根据步骤1)确定的第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Q1以及第一个线性菲涅尔反射镜的倾斜角α1，并结合步骤2)和3)计算第二个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Q2、第二个线性菲涅尔反射镜宽度L2以及倾斜角α2，依此类推，第n个线性菲涅尔反射镜的与集热器中心轴线的水平距离Qn、宽度Ln以及倾斜角αn由第n-1个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Qn-1和第n-1个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn-1确定。
2.根据权利要求1所述的双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，其特征在于：步骤2)中太阳光垂直射入镜场，第n个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn与集热器中心和镜片中心连线与镜场平面的夹角βn的对应关系如公式(1)所示：
3.根据权利要求1所述的双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，其特征在于，步骤4)中设第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，设第二个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q2，以此类推，设第n-1个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Qn-1，设第n个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Qn，在第n个线性菲涅尔反射镜的镜片宽度不遮挡第n-1个线性菲涅尔反射镜反射光线的前提下，根据公式(1)(2)(3)(4)所计算得出的线性菲涅尔反射镜的镜片参数使聚光比最大，公式(3)和(4)如下所示：其中，n＞1； 其中，H为集热器与镜场平面的垂直距离。
双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，属于几何光学领域。
背景技术
[0002] 能源是人类社会发展的原动力，也是人类赖以生存的基础。由于能源紧缺，开发新能源、发展新能源技术，成为了全球各国寻求可持续发展之路必须面临的问题和挑战。
[0003] 太阳能作为一种可再生的清洁能源蕴藏着巨大能量，世界各国都非常重视太阳能利用技的研发。太阳能利用技术指的是采用太阳能集热器，收集转换和贮存太阳能辐射能，供用户使用，其转化方式主要有太阳能光电转换和太阳能光热转换，此外还有太阳能光化学转换和太阳能采光，但主要的利用方式是太阳能光热利用。太阳能集热器是将太阳能转化为工质能量的一种装置。而线性菲涅尔反射式集热器是线性集热器的一种，相比与已经得到商业化利用的槽式集热器，线性菲涅尔反射器具有造价低、场地利用率高、反射镜风载低、控制系统简单等优点。不过线性菲涅尔反射器的一个技术难题是相邻镜片存在阴影和遮挡问题，从而限制了线性菲涅尔反射器的商业化利用。
发明内容
[0004] 为了解决这个难题，本发明提供了基于双轴跟踪器上线性菲涅尔反射镜求最大聚光比的方法，在不遮挡反射光线的前提下，合理的计算镜场中每个线性菲涅尔反射镜的宽度、倾角以及相邻镜片之间的距离，从而实现有限空间的最大聚光。
[0005] 双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，包括以下步骤：
[0006] 1)确定第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，以及第一个线性菲涅尔反射镜的倾斜角α1，其中，倾斜角为线性菲涅尔反射镜的镜片与镜场平面之间的夹角；
[0007] 2)根据反射定律求得第n个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn与集热器中心和镜片中心之间的连线与镜场平面的夹角βn的对应关系；
[0008] 3)根据三角形正弦定理求得第n个线性菲涅尔反射镜的宽度Ln；
[0009] 4)根据步骤1)确定的第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Q1以及第一个线性菲涅尔反射镜的倾斜角α1，并结合步骤2)和3)计算第二个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Q2、第二个线性菲涅尔反射镜宽度L2以及倾斜角α2，依此类推，第n个线性菲涅尔反射镜的与集热器中心轴线的水平距离Qn、宽度Ln以及倾斜角αn由第n-1个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离Qn-1和第n-1个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn-1确定。
[0010] 优选地，步骤2)中太阳光垂直射入镜场，第n个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn与集热器中心和镜片中心连线与镜场平面的夹角βn的对应关系如公式(1)所示：
[0011] 优选地，步骤3)中根据三角形正弦定理计算第n个线性菲涅尔反射镜的宽度Ln，如公式(2)所示： 即 其中，L0为双轴跟踪器宽度的二分之一，n≥1。
[0012] 优选地，其特征在于，步骤4)中设第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，设第二个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q2，以此类推，设第n-1个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Qn-1，设第n个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Qn，在第n个线性菲涅尔反射镜的镜片宽度不遮挡第n-1个线性菲涅尔反射镜反射光线的前提下，根据下述公式(1)(2)(3)(4)所计算得出的线性菲涅尔反射镜的镜片参数使聚光比最大，公式(3)和(4)如下所示：
[0013] 其中，n＞1；
[0014] 其中，H为集热器与镜场平面的垂直距离。
[0015] 有益效果：本发明提供了一种双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜设计方法，最大程度上利用镜场空间实现了最大聚光比，使有限空间内的太阳光得到了最大利用，提高了集热性能，同时镜片设计简单，价格合适，装置易于控制，有利于推动线性菲涅尔集热器的发展。
附图说明
[0016] 图1为本发明的设计说明图。
具体实施方式
[0017] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0018] 双轴跟踪器最大聚光比的线性菲涅尔反射镜装置包括支架、角钢、挟持件、线性菲涅尔反射镜，其中，如图1所示，线性菲涅尔反射镜的设计方法包括以下步骤：
[0019] 1)确定第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，以及第一个线性菲涅尔反射镜的倾斜角α1，其中，倾斜角为线性菲涅尔反射镜的镜片与镜场平面之间的夹角；
[0020] 2)根据反射定律求得第n个线性菲涅尔反射镜的倾斜角αn与集热器中心到镜片中心连线与镜场平面的夹角βn的对应关系如公式(1)所示： 其中n≥1；
[0021] 3)根据三角形正弦定理求得第n个线性菲涅尔反射镜的宽度Ln，如公式(2)所示：即 其中，L0为双轴跟踪器宽度的二分之
一，n≥1；
[0022] 4)设第一个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q1，设第二个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Q2，由于第二块镜片从最开始第一块镜片位置向左移动的过程中，镜片宽度从原来的遮挡第一块镜片末端的反射光线到不遮挡第一块镜片末端的反射光线，在不考虑遮挡的前提下，我们选择了当第二块镜片宽度恰好不遮挡第一块镜片末端反射光线这一特殊位置进行计算，得到又根据公式(2)可得， 令公式(5)和(6)两式相等得到
以此类推，设第n-1个线性菲涅尔反射镜与集热器中
心轴线的水平距离为Qn-1，设第n个线性菲涅尔反射镜与集热器中心轴线的水平距离为Qn，在第n个线性菲涅尔反射镜的镜片宽度不遮挡第n-1个线性菲涅尔反射镜反射光线的前提下，满足下式： 且 其
中，H为集热器与镜场平面的垂直距离；再根据前面公式(1)和(3)可以依次算出每个线性菲涅尔反射镜的镜片的倾斜角α和距离Q。
[0023] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
