传统能源的大量消耗和惊人的污染速度,对环境造成了不可逆转的破坏。太阳能作为清洁环保且免费的可再生能源获得了大家的关注。抛物碟式太阳能系统因其聚光比高及光热转换效率高的优势被广泛应用于太阳能热发电技术中。吸热器作为光热转化的关键设备,明晰其热流密度分布以及影响因素,提出改善热流分布均匀化的方法,对保障吸热器运行安全可靠性具有重大意义。本文以碟式太阳能热发电系统作为研究对象,通过获取吸热器腔体内部热流密度的分布特性,提出改善热流均匀性的有效措施。本文的主要研究内容如下:1.基于Sol Trace光学模拟软件,建立以16片矩形垂直部件围绕圆形顶壁构成的圆柱形腔式吸热器模型,对腔体内热流密度分布情况进行模拟。结果表明:吸热器腔体内部沿轴向的热流密度分布极度不均匀,为先增后减的单峰趋势,峰值出现在吸热器的中部,最低值位于吸热器开口处。此外,热流密度沿吸热器圆周方向的分布相对均匀;2.基于蒙特卡罗光线追迹法,建立了太阳能吸热器热流密度计算的数值模型。该模型引入辐射传递因子,将辐射单元间的相对位置、几何形状以及辐射表面的特性等的影响均体现在辐射传递因子中。通过与文献中的数据进行对比,发现所建立的计算模型的模拟结果与文献吻合较好,验证了模型的可靠性。利用该模型研究了光线数目、吸热器开口位置和壁面吸收率对热流密度分布的影响,发现热流密度在腔体内分布的高度非均匀特性;3.在上述所获得的热流分布非均匀的基础上,提出改善聚光器结构以及改善吸热器腔体壁面辐射特性两种方法来提高其热流密度分布的均匀性。结果表明:通过聚光器结构的优化可使吸热器内壁热流密度分布的均匀性显著提高,热流峰值从810 k W/m2下降到531 k W/m2,非均匀因子从2.5降低为0.25。此外,低热流区从90mm减少到45mm。根据吸热表面辐射特性对热流分布的影响,本文还提出了吸收率分布的优化方法。结果表明:优化吸收率分布可有效降低热流峰值,并使得非均匀因子从2.5下降到0.5。本文在获得太阳能吸热器内部热流密度分布特性的基础上,对其非均匀性进行了改善,该研究内容对吸热器的科学设计及运行安全可靠性具有指导意义。