太阳能聚光热利用由于高温高效优势正获得越来越多的关注。槽式聚光技术是一种主流的太阳能热发电技术,其中,集热管上辐照分布受多种因素影响,其热力特性复杂多变,相关研究依然有所缺乏。槽式太阳能集热器中集热管外壁面上辐照能流分布并不均匀。这种能流分布对于集热管温度场和流场等热力学特性的研究非常重要。本文提出了一种基于降维的取样策略的有限元法对辐照能流分布进行计算,相对于传统光路追迹法减少了大量CPU运算时间,节省了计算资源。在可接受的计算精度下(计算误差为0.1suns),采用CPU单线程为2.5GHz,采用该取样策略的计算时长在1秒之内。还研究了该取样策略在非理想条件下,如存在跟踪误差和校准误差时的适应性。计算结果证明,在相对于传统方法消耗更少的计算资源的情况下,该方法可以获得理想的计算精度。该方法可用于设计、优化集热场几何参数,为使用数值方法集热管的传热性能分析提供了边界条件。在上述算法的计算结果基础上,获得非理想因素导致的畸变的辐照能流曲线,并将其作为边界条件,利用有限体积元法对集热管的模型进行了求解。通过将仿真结果与LS2实验平台的数据和经验公式计算结果进行对比,验证了该模型的正确性。通过分析非理想因素对集热管热力特性的影响,得到安全性和热效率对非理想因素的容忍度。存在对准误差和跟踪误差时,最大周向温差分别是理想情况下的2倍和1.25倍,是导致的集热管弯曲变形的成因之一。为保证集热管热效率,跟踪误差应低于0.7°,对准误差应低于0.025米。为保证集热管(LS2规格)的安全,垂直方向的对准误差极限值为0.015米,水平方向为0.02米。随时间变化的开口方向会减缓局部过热点的危害。