日光温室作为我国设施农业的重要组成部分,为我国的农业种植产业带来巨大的经济效益,它有效的解决了我国北方地区冬季反季节蔬菜种植的问题。但是日光温室普遍采用被动集热蓄热方式向室内供热,一旦遇到复杂天气,日光温室对热环境的调控能力就会遭到限制,因此将太阳能集热供热技术引入日光温室中以满足冬季温室作物对热环境的需求。然而目前对日光温室太阳能主动集热蓄热技术的研究还不够深入,尤其是针对我国西北地区气候特点所开发适用于日光温室的高性能太阳能集热器缺乏系统性。为此,本文采用数值模拟分析和现场实验的方法,对日光温室用双管多曲面槽式空气集热器结构优化及其热性能展开一系列的研究,主要研究内容及结果具体如下。首先,基于双管多曲面槽式空气集热器的结构特点,分析其聚光特性,并以光线汇聚率为评价指标,利用光学软件TracePro模拟分析不同太阳入射角和不同结构参数对集热器聚光效率的影响。结果表明,集热器的聚光效率会随着太阳入射角的增大而减小,当太阳入射角大于7°时,光线汇聚率不足50%。集热器的各个结构参数也会影响聚光效率,太阳入射角小于7°时,当进光口宽度为570mm~670mm,总高度为545mm~745mm,出光口宽度为210mm~230mm,二次反射平面镜高度为40mm~80mm,集热器的光线汇聚率都能达到85%以上。其次,利用正交试验综合分析多曲面槽式空气集热器的四个结构因子对聚光效率的影响,并根据各个因子的最大信噪比获得双管多曲面槽式空气集热器最优的结构参数。结果显示,当双管多曲面槽式空气集热器的进光口宽度为670mm,出光口宽度为210mm,总高度为545mm,二次反射平面镜高度为40mm,以及双管中心位置坐标分别为(-30,70)和(40,158)时,太阳入射角为0°~7°时,集热器可以达到100%的光线汇聚率。再次,结合双管多曲面槽式空气集热器光学性能的研究,模拟分析此集热器结构优化后的热性能。分析两根玻璃管接收器管壁的热流密度,并将其定为传热边界条件,根据传热学和流体力学理论知识,利用Fluent软件建立双管多曲面槽式空气集热器三维物理模型进行数值模拟研究,分析太阳辐射强度、管内空气流速、进口温度和长度对集热器传热特性以及安全性的影响。结果发现:当2m的双管多曲面槽式空气集热器管内空气流速为2.2m/s时,集热器在太阳辐射强度为1100W/m2和空气进口温度为285K的情况下,瞬时集热量和瞬时集热效率分别达到1050W、71%。最后,根据兰州地区的气候条件和墙体蓄热能力,发现10m的集热系统基本可以满足兰州地区日光温室的需求,所以选用5组双管多曲面槽式空气集热器以串联的方式构成太阳能集热系统应用到日光温室中;采集太阳能集热系统的进出口温度,计算太阳能集热系统的瞬时集热量和瞬时集热效率,以此作为热工性能的评价指标来分析太阳能集热系统的实际工程应用效果。实测分析太阳辐射强度和管内空气流速对太阳能集热系统瞬时集热量和瞬时集热效率的影响,并进一步验证了集热器光学模型和传热模型的准确性。统计实验期间日光温室集热系统晴天的日累计集热量为14~34MJ,累计28d太阳能集热系统总共为日光温室提供了633MJ的太阳热能。本文对双管多曲面槽式空气集热器结构进行了优化研究,分析了各个因素对集热器集热性能的影响,并将该集热器应用到实际工程中以检验其运行效果。研究结果可为兰州地区日光温室用双管多曲面槽式空气集热器的结构优化及实际应用提供参考。