碟式太阳能斯特林热发电技术是可再生能源中拥有前景良好的新兴科技,其中斯特林热机是斯特林光热发电体系中的基础关键设备之一。太阳光将斯特林热机吸热器中的集热结构进行加热并且形成相对稳定的高温高压流体介质推动电机发电,斯特林热机内部的热能转换效率可以在一定程度上影响整个发电系统的发电效率,因此以吸热管表面能流密度分布均匀化为目标对吸热器结构参数进行优化设计是提高太阳能热发电系统效率的一种途径。本文通过构建斯特林热机吸热器加热管簇的管长、管数、反射锥的数学模型,建立多组三维模型并代入光学软件中在同等光学条件下进行分析,具体的研究过程主要为:首先,拟定发电系统中的各项参数,物理参数有聚光器半径、焦距、边缘角和吸热器管数、管径、管长、基圆半径、开口半径、整体高度,光学参数包括吸收率、反射率、反射类型、光锥角,根据选定的参数进行建模,将建立的模型组建起光热发电系统,在光热发电系统中校对吸热器与聚光器的相对位置,通过对比模拟实验选定合适的光线数量,结果表明:高度为80mm,开口圆直径为105mm的吸热器位置与焦平面位置重和时,光线数量在10~7根时得到的能流密度分布效果最好。其次,以吸热管表面能流密度均匀化为目标,对吸热器管长、管径两项参数进行优化,在最佳长径比公式的指导下,先以吸热管径为优化目标,然后以优化后的管径计算出管长并代入到仿真实验中进行对比,从而验证管径参数优化结果的正确性。在仿真实验中提出能流跨度比和能流平均差两个度量能流密度均匀程度的指标,更为精准的分辨出能流密度分布均匀程度,结果表明:以管径为6mm,管数20根,管长310mm的条件下吸热器管能流密度空间分布均匀性最优;吸热器管径参数为6mm-7mm的范围内管的能流分布最均匀,能流值差异最小;在管径为4mm,管数为72根的条件下代入管间隙变化得管间隙为2.0mm左右能流密度均匀程最优。最后,从反射锥母线的切线角度出发,将反射锥上的能流补充到吸热器管上能流密度分布较低的区域,建模代入到光学仿真软件中,通过几组反射锥类型的对比,判断新型反射锥是否具有能达到预期目标的优化能力。探究斯特林热机吸热器管内工质不同物理特性和初始条件对吸热器管出口温度的影响;利用仿真软件得出的吸热管出口温度分布筛选出有利于工质吸热效率的物理特性和初始条件。上述研究结果表明:(1)新反射锥的能流密度值在5×10~4w/m~2附近波动,高于其他反射锥1×10~4w/m~2。(2)在工质类型和初始速度的选择上,初始速度为1m/s左右的氢气出口温度比其他类型高100k左右。