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研究生:鍾啟文
研究生(外文):Chi-Wen Jung
論文名稱:菲涅爾太陽能聚光鏡的最佳化設計
論文名稱(外文):DESIGN OPTIMIZATION of FRESNEL LENS for SOLAR CONCENTRATOR
指導教授:吳俊瑩吳俊瑩引用關係
指導教授(外文):Chun-Yin Wu
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:機械工程學系(所)
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:集光最佳化基因演算法菲涅爾透鏡太陽能聚光
外文關鍵詞:optimizationFresnel lensgenetic algorithmsolar concentrator
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由於太陽能電池的發電效率一直以來都不高,且價格昂貴,故基於
成本及效率的考量,需要一個集光系統將較多的太陽光能量收集到太陽
能電池內。菲涅爾透鏡在大孔徑的光學系統中能夠發揮非常好的效果,
固經常被使用在太陽能集光器中。
在本研究中的菲涅爾透鏡並非運用傳統設計方法,是整合光學分析
軟體LightTools與基因演算法,設計一個非成像的菲涅爾透鏡。先以數個
測試函數驗證基因演算法(GA)程式架構的正確性與執行效能,接著整合
光學分析軟體LightTools軟體在非成像光學分析,搜尋菲涅爾透鏡最佳的
透鏡幾何參數設定,以達到最大能量效益與減少光損耗的設計目標。
Regarding to the low effectiveness of generating electrical power and
the high cost of the solar cell, a concentrator system is needed for generation
of more solar energy by solar cell to increase effectiveness and reduce cost.
Fresnel lens could perform efficiently under large aperture optical system;
therefore Fresnel lens was usually applied to the solar concentrator system.
The genetic algorithm was integrated with the commercial program
LightTool to design a non-imaging Fresnel lens. First several test functions
were applied to verify the genetic algorithm. Then the search for optimal
geometry parameter setting of Fresnel lens was conducted for maximization
of energy effective and reduction of optical loss.
中文摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 太陽能聚光鏡簡介 3
1.3 文獻回顧 8
1.4 研究動機與目的 9
1.5 論文架構 10
第二章 基因演算法 11
2.1 基因演算法簡介 11
2.2 架構與演算法 12
2.3 複製機能 17
2.4 交配機能 19
2.5 突變機能 23
2.6 基因演算法模式 24
2.7 測試例題 29
第三章 聚光鏡光學理論與Light Tools簡介 39
3.1 光線追跡法 40
3.2 非成像光學 43
3.3 太陽能聚光鏡用詞介紹 50
3.4 光學分析軟體Light Tools 簡介 50
3.5 光學分析軟體Light Tools 分析流程 50
第四章 整合基因演算法與Light Tools於菲涅爾透鏡的最佳化設計 53
4.1 目標函數的設定與比較分析 52
4.2 初階設計流程與模擬結果 55
4.3 形狀最佳化設計參數設定 57
4.4 整合基因演算法與Light Tools 59
4.5 多環數菲涅爾透鏡設計 67
第五章 結論與未來展望 69
5.1 結論 69
5.2 未來展望 69
參考文獻 71
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