随着社会的进步与发展,传统能源的资源储备量已经无法长久支撑社会发展的能源需求。同时,过去对化石能源的过度开采与使用,对环境造成了严重的破坏。为此,人们开始寻找清洁有效的新能源。太阳能以其易获取、可再生、零污染等优势受到人们的青睐。太阳能资源分布较广,但地球表面能流密度较低,直接利用难以获得较高的集热温度,因此复合抛物聚光器(CPC:Compound Parabolic Concentrator)依靠自身结构简单且效率较高等优势得到广泛的认可。标准型复合抛物聚光器(S-CPC:Standard Compound Parabolic Concentrator)无法实现可接收角与几何聚光比同步提升。针对这一问题,本文提出了一种基于圆形吸收体可实现初始接收角与几何聚光比同步提升的太阳能新型复合抛物聚光器(IAR-CPC:Compound Parabolic Concentrator with Synchronous Improvement in Original Acceptance Angle and Concentration Ratio),并对IAR-CPC开展了面形构建、模型验证、光学特性及采光性能研究。主要研究内容如下:(1)利用边缘光线理论构建了新型聚光器面形结理论,并采用微分方程原理获得IAR-CPC面形数学模型。结合3D打印技术,打印IAR-CPC面形模型,打印模型误差较小,最大相对误差值为0.61%。利用3D打印的IAR-CPC模型对反射面面形进行激光验证,实验验证了所建立的IAR-CPC的实际光路与理论光路近似一致,最大误差为1.29mm。基于面形数学模型对IAR-CPC结构进一步分析,结果表明在反射面面形不截断的前提下,可通过调整切线角的取值,使面形与吸收体之间匹配状态处于理想状态。且IAR-CPC面形参数角度,面型结构变化更为灵活,比S-CPC具有更好的可塑性。(2)以面形数学模型几何意义为依据,推导并获得光学特性参数初始接收角与几何聚光比参数方程,从函数特性上证明了二者可同步提升的可行性。在同光口宽度、吸收体尺寸等条件下,对IAR-CPC与S-CPC可接收角数值求解与对照,结果表明IAR-CPC相较于S-CPC提高17.56%。(3)基于“蒙特卡罗光线追迹法”获得了IAR-CPC与S-CPC两种聚光器理想条件下的光学性能,并将二者进行对照分析。结果表明,在两种CPC具有相同光口宽度、吸收体尺寸和材料特性等条件下,IAR-CPC的平均光学效率相较于S-CPC提高了4.32%。并进一步对二者圆形吸收体表面的能流密度分布开展了研究工作,结果表明IAR-CPC吸收体表面的能流密度分布更均匀。(4)以直径为58mm的全玻璃太阳能真空管作为圆形吸收体并构建IAR-CPC与S-CPC面形模型,结合太阳直散分离理论与当地典型气象年日辐射数据,对所构建的两种CPC集热系统年采光量进行数值求解,结果表明:IAR-CPC聚光系统采的集总辐射能高于S-CPC聚光系统,且提高比为1.57%。同时,IAR-CPC集热系统在各月份采集太阳辐射能总量,更符合人们在该时节对热能的心里需求与实际生活需要。