太阳能是目前发现的可再生能源中应用最广泛的一种。太阳能热利用是实现大规模、低成本利用太阳能不可缺少的途径之一。为了更好地优化太阳能热利用设备,本文将研究一种线性菲涅尔式太阳能集热器。首先,本文重点介绍了这种三自由度的机械系统。为实现系统的全方位优化,提出并讨论了多种工艺方案。这一系统的创新为线性菲涅尔式集热器技术的未来打开了一扇大门。为了完成这项研究,本文进行了相关光学分析,分析了几何参数以及光学性能等设计参数的影响。利用蒙特卡罗模拟方法,完成了光学性能的理论研究。对影响光学性能的相关因素进行了分析优化。结果显示,在给定工况下,最佳的光学效率可以达到80.2%。之后,本文建立了能量平衡方程,分析了影响该集热器热效率的主要因素,从而进一步优化。利用传热定律进行理论分析。为了准确地知道系统任意点在不同工况下的状态变量,本文利用CFD对系统的热性能进行分析和预测。最后确定了最佳的工作参数来优化系统的功能。并且绘制了系统的热损失图,以观察不同工作温度下系统的热力性能。