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Determination of loads and boundary conditions causing deformations of concentrating solar mirrors using non-derivative optimization methods and finite element analysis

Schneider, Simon und Schiricke, Björn und Lüpfert, Eckhard und Reinholz, Andreas und Pitz-Paal, Robert (2020) Determination of loads and boundary conditions causing deformations of concentrating solar mirrors using non-derivative optimization methods and finite element analysis. In: 2019 International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2019, 2303 (160005). AIP Publishing. SolarPACES Conference 2019, 1.10. - 4.10. 2019, Daegu. doi: 10.1063/5.0029197. ISBN 978-073544037-1. ISSN 0094-243X.

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Offizielle URL: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0029197

Kurzfassung

Mirror shape optimization is a major part of improving the performance of concentrating solar power (CSP) collectors. Loads and boundary conditions of different origin and with varying influence on shape deviation need to be understood and quantified, e.g., in order to give specifications for the design of new collector generations. Finite element analysis (FEA) has proven to be a suitable method for evaluating mirror shape. An optimization process is presented that utilizes finite element models (FEM) of mirrors and a subsequent evaluation of the slope deviation to approximate a reference, e.g., a measured mirror shape, and determine the load values causing the mirror panel to deform. In this paper, the suggested approach is proven to be feasible: Two optimization algorithms are implemented: BOBYQA and CMA-ES. A simulated reference created in ANSYS Workbench and a reference from a deflectometry measurement are investigated. The determined geometrical parameters are compared to the reference values. For BOBYQA an absolute minimum and maximum deviation of 0.02 % and 0.3 %, and for CMA-ES of 0.0001 % and 0.004 % relative to the reference values is found. With the measured mirror shape as reference, the optimization algorithm was again capable of reproducing the mirror shape in FEA. However, the geometrical load parameters found were only partially in agreement with the measured values. Yet, it is concluded that the proposed method for reproducing mirror shape works.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140514/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Determination of loads and boundary conditions causing deformations of concentrating solar mirrors using non-derivative optimization methods and finite element analysis
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schneider, SimonSimon.Schneider (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schiricke, BjörnBjoern.Schiricke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0572-2048NICHT SPEZIFIZIERT
Lüpfert, EckhardEckhard.Luepfert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6207-975XNICHT SPEZIFIZIERT
Reinholz, AndreasAndreas.Reinholz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pitz-Paal, RobertRobert.Pitz-Paal (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3542-3391NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Dezember 2020
Erschienen in:2019 International Conference on Concentrating Solar Power and Chemical Energy Systems, SolarPACES 2019
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:2303
DOI:10.1063/5.0029197
Verlag:AIP Publishing
Name der Reihe:AIP Conference Proceedings
ISSN:0094-243X
ISBN:978-073544037-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Optimization algorithms; Public policy and governance; Concentrated solar power; Computer software; Finite-element analysis
Veranstaltungstitel:SolarPACES Conference 2019
Veranstaltungsort:Daegu
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:1.10. - 4.10. 2019
Veranstalter :SolarPaces Org
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Kruschinski, Anja
Hinterlegt am:20 Apr 2021 13:54
Letzte Änderung:27 Mär 2024 15:07

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