槽式聚光太阳能集热系统在中高温太阳能热利用中占据着主导地位。现有研究主要集中在槽式集热系统光热转换效率方面,对系统中聚光装置风载特性和吸收器热应力研究不多。槽式聚光太阳能集热系统主要建立在室外空旷场所,风况比较复杂,而构成聚光装置的弧形反射镜和支撑结构的钢梁部件,都属于风敏感结构,因此对槽式聚光装置风荷载特性和结构稳定性的研究十分重要。现有的槽式集热系统大量采用直通式真空管作为集热器,真空管具有热损小,效率高的优点,但存在成本高,运输和长期使用易出现破损的情况。针对真空管存在的不足,提出一种基于“黑腔”原理的金属腔体吸收器,该腔体集热效率和真空管相当。对该腔体吸收器的传热特性分析并提出优化方案,在此基础上对腔体吸收器进行热应力的分析研究,为腔体的结构性能优化和安全稳定使用提供依据。本文通过格子Boltzmann方法研究分析槽式聚光镜的风载荷特性,对聚光镜支撑结构进行力学分析研究,提出改进方法。采用有限元分析方法对金属腔体吸收器进行传热特性分析和结构优化,并研究分析热力作用下腔体吸收器受力情况。通过实验和计算仿真方法构建以研究对象槽式聚光镜、腔体吸收器为主要部件的供热系统,用于烟丝干燥,实现了太阳能集热与用热系统之间的合理匹配。主要完成研究工作包括以下内容:（1）分析近地面大气层气流特点,以格子Boltzmann方法为理论依据,建立槽式聚光镜分析模型,设定实际环境存在的52个工况,对槽式聚光镜进行计算,得出聚光镜流场分布规律,并对原因进行分析。获得每个工况下聚光镜的阻力系数、升力系数、扭矩系数,得出当俯视角为0°和方向角为15°时候,有最大阻力系数,其值为1.77032;在俯视角为60°和方向角为15°时,有最大的升力系数,其值为-1.91148。在俯视角为30°和方向角为120°时,有最大的扭转系数,其值为-0.4545。选择俯视角为60°和方向角为0°的工况进行详细分析研究,对风压分布、涡流形态和变化规律进行计算和分析。（2）利用ANSYS软件针对聚光镜支撑结构进行结构力学分析,得出结构的固有模态频率,通过施加固定风荷载,获得聚光镜支架应力和应变变化规律,根据分析结果对聚光镜支架进行优化。进行优化设计后聚光装置第一阶固有频率5.388Hz提高到6.46Hz,避免低阶频率的共振现象发生。通过施加风荷载后计算得出,优化后的支撑结构最大位移由12.9mm减少到8.2mm,提高系统稳定性和聚光效率。（3）利用光学仿真软件,分析腔体吸收器吸热面所接受的能流分布规律,并进行实验研究。建立三种不同结构的腔体吸收器,通过模拟计算获得腔体内部温度场和速度场分布规律,得到传热性能较优的腔体结构。通过模拟计算和实验研究,得出腔体吸收器内工质温度随太阳直辐射强度的变化规律,管内压损与工质温度的变化规律,恒温入口工质在不同流速下温度变化规律。（4）通过理论分析和模拟仿真计算对腔体吸收器的热—应力耦合问题进行研究,得出腔体吸收器热应力和应变的分布规律。研究得到:腔体吸收器在冷却条件下温度梯度分为出入口段、腔体内肋片部分和中间外壁中间区域,冷却过程中高温区域集中在腔体内肋片部分和出入口段,低温区域集中在中间区域外壁部分。出口和入口附近区域产生较大热应变和应力,腔体内部肋片区域热应变和应力明显高于其他区域。随着腔体对流换热系数的增大,最大等效应力呈增大的趋势。在对流系数不超过1000W/（m2?k）范围内,最大等效应力没有超过材料屈服强度,最大形变量在5.8834mm5.6061mm范围内。计算出热应力下的腔体吸收器的前六阶固有模态频率,其中第一阶固有模态频率为90.882Hz。（5）基于本文中所研究的聚光镜、支架结构和腔体吸收器搭建烟丝干燥实验平台,该平台以槽式太阳能聚光集热系统提供热源,利用干燥管实现烟丝快速脱水。对烟丝在高温气流干燥过程中的运动方程和热平衡方程进行了推导,采用模拟仿真方法对影响干燥效果的速度和温度等因素进行了分析,与实验测试数据相符,确定了基于槽式太阳能聚光集热系统的烟丝干燥最佳工况。实验表明:搭建的槽式太阳能聚光集热系统各部分功能匹配,能满足烟丝干燥所需200℃的用热需求。