以计算机科学与技术学院交叉培养博士研究生蔺晓霞同学为第一作者的论文《GPU-based Monte Carlo Ray Tracing Simulation Considering Refraction for Central Receiver System》被可再生能源领域的重要学术期刊《Renewable Energy》录用,即将发表。
针对塔式光热太阳能中辐射能密度分布仿真这一关键和基础问题,该论文首次在Monte Carlo光线跟踪仿真中考虑了定日镜玻璃层对光能传递影响。通过高效的GPU并行计算,在光能传播路径复杂度大幅度提升的情况下,将仿真效率提高了15倍以上;并通过现场实验验证了仿真算法的准确性。仿真结果表明,由于反射光路的传播距离达数十米至上千米,定日镜玻璃层对接收器上的辐射能密度分布的影响非常大,难以忽略。与不考虑玻璃层的仿真结果相比,接收器上辐射能密度峰值至多可降低80%、总能量至多可降低50%,而辐射能光斑面积则会扩大50%~200% 。这些研究成果对于定日镜形状设计、定日镜场布局、定日镜聚焦策略等问题,具有重要的指导意义。
单定日镜(第一行)与全镜场(第二行)上午十时仿真结果对比图。三列结果依次为:传统Monte Carlo光线跟踪仿真结果、提出的全光路Monte Carlo光线跟踪仿真结果、二者对比结果。仿真结果表明定日镜玻璃层会对辐射能密度分布产生峰值降低、光斑扩散和总能量降低的影响。
蔺晓霞同学是“信息+X”多学科交叉人才培养中心博士研究生,主要从事计算机科学与光热太阳能方面的交叉研究,导师为冯结青教授(计算机科学与技术)和黄文君教授(控制科学与工程)。《Renewable Energy》是可再生能源工程和研究领域的国际多学科交叉期刊,旨在促进和传播有关可再生能源系统和组件的各种主题和技术的知识。该项研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金的支持,由浙江大学CAD&CG国家重点实验室、浙江大学工业控制研究所、温州大学计算机与人工智能学院的研究人员合作完成。研究过程中,得到了浙江可胜技术股份有限公司的大力支持和帮助。