吸热器作为塔式太阳能热发电系统实现光热转换的核心部件,当前面临的非均匀太阳能流现象和工质流量分配不均产生的复杂传热过程,对其能量转换效率和安全运行有着重要的影响。为保证下一代塔式太阳能熔盐吸热器的安全高效运行,有必要对吸热器在真实非均匀能流和不均匀流动分布下的光热转换特性进行深入探究。建立了基于蒙特卡罗光线追踪法、有限体积法和有限元法的塔式太阳能吸热器光-热-力耦合数值模型。针对太阳能吸热器单侧受热不均问题,提出了新型的实现双侧受热的“月牙式”吸热器,通过与传统的外露式吸热器对比,将不同工况下的流动换热特性及应力分布规律进行了深入研究。针对太阳能吸热器内部工质流量分配不均问题,对塔式太阳能吸热器中最具前景的超临界CO2管式吸热器流动布置方式及流动换热特性进行了探讨。主要工作及结论总结如下。（1）建立了基于蒙特卡罗光线追踪法、有限体积法和有限元法的塔式太阳能吸热器光-热-力耦合数值模型,针对多点聚焦瞄准策略下吸热器的光热转换特性、温度场时空变换规律及应力分布特性进行了探讨。结果表明:随太阳高度角的变化,一天内集中太阳能流由吸热器表面的西侧向东侧偏移,南北两侧的差异受影响较小;吸热器的热效率和光热效率主要受光照强度和风速的影响,在典型的设计工况下,随着太阳高度角的变化光照强度先增后减,热效率和光热效率在中午时达到最大值83%和58.5%;吸热器迎风侧对流换热系数较大,具有较高的对流损失,风速由1 m·s-1增加到20 m·s-1时,吸热器的热效率由83%降低至71%,光热效率由58.4%降低至50%;吸热器外壁温度也呈现出强烈非均匀性,与内部熔盐温度变化趋于一致,低温熔盐从高热流密度区进入,可显著降低高热流密度区壁面温度;外壁应力分布也呈现出强烈非均匀性,峰值应力位于北侧峰值太阳能流位置,通过选取典型单管计算发现,北侧峰值应力约为南侧的2倍;熔盐吸热管的等效应力由热应力占主导,且由于单侧受热,受光侧和背光侧温差较大,容易产生较大的集中应力。（2）考虑到传统外露式吸热器内外侧受热不均的问题,提出了实现内外双侧受热的月牙式新型吸热器。通过与传统的外露式吸热器对比,探讨了多点聚焦双侧受热下吸热器的热流分布规律、温度分布规律和流动换热特性。同时探讨了月牙式吸热器局部吸热管的热应力、压力应力、等效应力特性以及整体的应力分布规律。结果表明:月牙式吸热器内侧和外侧太阳能流峰值较传统外露式吸热器均明显降低,春分日正午12时峰值通量较传统外露式吸热器降低9.6%;春分日额定出口温度下,月牙式吸热器的热效率和光热效率在不同工况下均大于外露式吸热器,并且随光照强度及风速变化的幅度比外露式吸热器较小;春分日12时月牙式热效率较外露式高5.63%,8时热效率较外露式高9.13%;月牙式吸热器内侧对流换热系数非常低,外侧对流换热系数较传统外露式显著降低;月牙式吸热器峰值温度较外露式吸热器高出29.87 K,但内外两侧温差较小,较高的热点并未产生过高的局部应力;通过选取典型单管应力计算发现,月牙式吸热器开口去除的管板对应的是外露式吸热器应力较高的管板,月牙式吸热器可以显著均化应力分布,降低局部单管峰值应力,最大峰值应力较外露式吸热器降低42.8%。（3）针对吸热器内部工质流量分配不均问题,对超临界CO2管状太阳能吸热器在非均匀太阳能流分布下的流动换热特性进行了数值研究。重点讨论了太阳能流分布和流动布置对流动换热的影响。为了更好地描述平行管内质量流量分配与吸收器壁面上太阳能流分布的匹配特征,本文提出了能流匹配因子φ。结果表明:吸热面的不均匀太阳能流会导致局部温度过高和热损失增加,调整流动布置以匹配太阳能流分布可以减少热损失;φ值可以作为热性能的评价指标,φ值越大,外部热流分布与内部流量分布更加匹配,热性能越好;虽然I型流动布置导致流量分配不均匀,中间管内流体较多,但在高斯型太阳能流分布下并不总是产生良好的热性能,这在很大程度上取决于高斯分布的标准差;针对已知的太阳能流分布,通过将φ设置为1可以很容易地确定理想的流量分配,这为管状太阳能吸热器面板的设计和优化提供了指导。