MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER
Одним з прикладів автономної сонячної термодинамічної системи може слугувати використання двигуна Стірлінга для отримання електричної енергії. Ідея і реалізація подібних систем не нова. Протягом ХХ століття і в ХХІ столітті розроблялись системи, які використовували сонячні концентратори, що спрямову...
Saved in:
| Date: | 2021 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/318 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-318 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-12-25T18:17:26Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
solar angles lens Stirling engine sunspot trajectory. |
| spellingShingle |
solar angles lens Stirling engine sunspot trajectory. Dieliev, D. MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| topic_facet |
solar angles lens Stirling engine sunspot trajectory. сонячні кути лінза двигун Стірлінга траєкторія руху сонячної плями. |
| format |
Article |
| author |
Dieliev, D. |
| author_facet |
Dieliev, D. |
| author_sort |
Dieliev, D. |
| title |
MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| title_short |
MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| title_full |
MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| title_fullStr |
MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| title_full_unstemmed |
MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER |
| title_sort |
mathematical simulation of the motion of a solar spot on the surface of a stirling engine receiver |
| title_alt |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ СОНЯЧНОЇ ПЛЯМИ ПО ПОВЕРХНІ РЕСИВЕРА ДВИГУНА СТІРЛІНГА |
| description |
Одним з прикладів автономної сонячної термодинамічної системи може слугувати використання двигуна Стірлінга для отримання електричної енергії. Ідея і реалізація подібних систем не нова. Протягом ХХ століття і в ХХІ столітті розроблялись системи, які використовували сонячні концентратори, що спрямовували потік сонячного випромінювання на ресивер двигуна Стірлінга. Ресивер в цьому разі розміщується у фокусі концентратора, але можливі й інші конфігурації таких систем. Одна з ідей полягає у використанні лінз як елемента, що концентрує випромінювання на ресивері.
В роботі було розроблено математичну модель, яка дає змогу визначити поверхню фокусування сонячного випромінювання з допомогою лінзи на ресивер двигуна Стірлінга.
Для знаходження поверхні запропоновано розбити процес на дві основні задачі: визначення ходу сконцентрованого лінзою випромінювання на горизонтальній поверхні і безпосередньо розрахунок поверхні фокусування. Перша задача була вирішена прорахунком залежності координат сконцентрованого випромінювання в кожен момент часу в залежності від таких сонячних кутів як: азимутального кута Сонця, кута нахилу сонячних променів до горизонтальної площини, кута схилення Сонця. Вирішення другої задачі полягало у пошуку поверхні, кожна точка якої є рівновіддаленою від лінзи.
Зафіксована на відстані 1 м від горизонтальної поверхні лінза з фокусною відстанню 2,78 м протягом жовтня утворює поверхню, обмежену по осі Х координатами -2,15 і 2,15, по осі Y – координатами 2,7 і 3,6, по осі Z – координатами -0,2 і -0,8. Поверхня в кожній своїй точці рівновіддалена від лінзи, відстань до лінзи є фокусною відстанню. Отже, поверхня є масивом точок фокуса лінзи при зміні положення Сонця протягом місяця.
За допомогою моделі можна проєктувати ресивер двигуна для застосування у сонячних автономних установках з використанням лінз. Виконання ресивера двигуна у формі, що повторює поверхню фокуса протягом часу використання установки, дозволяє максимізувати час перебування ресивера у фокусі концентраційної лінзи і, як наслідок, збільшити сумарну величину надходження і використання сонячної радіації. Бібл. 4, рис. 6 |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/318 |
| work_keys_str_mv |
AT dielievd matematičnemodelûvannâruhusonâčnoíplâmipopoverhníresiveradvigunastírlínga AT dielievd mathematicalsimulationofthemotionofasolarspotonthesurfaceofastirlingenginereceiver |
| first_indexed |
2025-07-17T11:38:28Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:38:28Z |
| _version_ |
1850411273941942272 |
| spelling |
veorgua-article-3182021-12-25T18:17:26Z МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ СОНЯЧНОЇ ПЛЯМИ ПО ПОВЕРХНІ РЕСИВЕРА ДВИГУНА СТІРЛІНГА MATHEMATICAL SIMULATION OF THE MOTION OF A SOLAR SPOT ON THE SURFACE OF A STIRLING ENGINE RECEIVER Dieliev, D. solar angles, lens, Stirling engine, sunspot trajectory. сонячні кути, лінза, двигун Стірлінга, траєкторія руху сонячної плями. Одним з прикладів автономної сонячної термодинамічної системи може слугувати використання двигуна Стірлінга для отримання електричної енергії. Ідея і реалізація подібних систем не нова. Протягом ХХ століття і в ХХІ столітті розроблялись системи, які використовували сонячні концентратори, що спрямовували потік сонячного випромінювання на ресивер двигуна Стірлінга. Ресивер в цьому разі розміщується у фокусі концентратора, але можливі й інші конфігурації таких систем. Одна з ідей полягає у використанні лінз як елемента, що концентрує випромінювання на ресивері. В роботі було розроблено математичну модель, яка дає змогу визначити поверхню фокусування сонячного випромінювання з допомогою лінзи на ресивер двигуна Стірлінга. Для знаходження поверхні запропоновано розбити процес на дві основні задачі: визначення ходу сконцентрованого лінзою випромінювання на горизонтальній поверхні і безпосередньо розрахунок поверхні фокусування. Перша задача була вирішена прорахунком залежності координат сконцентрованого випромінювання в кожен момент часу в залежності від таких сонячних кутів як: азимутального кута Сонця, кута нахилу сонячних променів до горизонтальної площини, кута схилення Сонця. Вирішення другої задачі полягало у пошуку поверхні, кожна точка якої є рівновіддаленою від лінзи. Зафіксована на відстані 1 м від горизонтальної поверхні лінза з фокусною відстанню 2,78 м протягом жовтня утворює поверхню, обмежену по осі Х координатами -2,15 і 2,15, по осі Y – координатами 2,7 і 3,6, по осі Z – координатами -0,2 і -0,8. Поверхня в кожній своїй точці рівновіддалена від лінзи, відстань до лінзи є фокусною відстанню. Отже, поверхня є масивом точок фокуса лінзи при зміні положення Сонця протягом місяця. За допомогою моделі можна проєктувати ресивер двигуна для застосування у сонячних автономних установках з використанням лінз. Виконання ресивера двигуна у формі, що повторює поверхню фокуса протягом часу використання установки, дозволяє максимізувати час перебування ресивера у фокусі концентраційної лінзи і, як наслідок, збільшити сумарну величину надходження і використання сонячної радіації. Бібл. 4, рис. 6 One example of an autonomous solar thermodynamic system is the use of a Stirling engine to generate electricity. The idea and implementation of such systems is not new, and during the twentieth and twenty-first centuries, systems were developed that used solar concentrators to direct the flow of solar radiation to the receiver of a Stirling engine. The receiver in this case is placed in the focus of the hub, but other configurations of such systems are possible. One idea is to use lenses as an element that concentrates radiation on the receiver. A mathematical model was developed in this work, which makes it possible to determine the focusing surface of solar radiation with the help of a lens on a Stirling engine receiver. To find the surface, it is proposed to divide the process into two main tasks: determining the course of the radiation concentrated by the lens on a horizontal surface and directly calculating the focusing surface. The first problem was solved by calculating the dependence of the coordinates of concentrated radiation at each time depending on such solar angles as: azimuthal angle of the Sun, the angle of inclination of the sun's rays to the horizontal plane, the angle of inclination of the Sun. The solution of the second problem was to find a surface, each point of which is equidistant from the lens. Fixed at a distance of 1 m from the horizontal surface of the lens, with a focal length of 2.78 m during October, forms a surface bounded on the X axis by coordinates -2.15 and 2.15, on the Y axis by coordinates 2.7 and 3.6, by Z axis coordinates -0.2 and -0.8. The surface at each of its points is equidistant from the lens, the distance to the lens is the focal length. Thus, the surface is an array of focal points of the lens when changing the position of the Sun during the month. The use of the model allows you to design a motor receiver for use in solar autonomous installations using lenses. Execution of the motor receiver in the form repeating a surface of focus during time of use of installation allows to maximize time of stay of the receiver in focus of a concentration lens and, as a result, to increase total size of receipt and use of solar radiation. Bibl. 4, fig. 6 Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2021-12-25 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/318 10.36296/1819-8058.2021.4(67).44-49 Возобновляемая энергетика; № 4(67) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 44-49 Відновлювана енергетика; № 4(67) (2021): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 44-49 Vidnovluvana energetika ; No. 4(67) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 44-49 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2021.4(67) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/318/238 Copyright (c) 2021 Vidnovluvana energetika |