随着可再生能源的兴起,太阳光热利用逐渐成为热门话题。太阳光属于可再生能源,能够为人类的生产和生活提供源源不断的能量,同时具有无污染、成本低、可再生等优势。目前在多种热利用方式中,应用最为广泛的为抛物型槽式太阳能集热器,具有成本低、耗能小、技术成熟等优点。但是,集热管底部受到抛物面反射镜反射的非均匀汇聚光线,管壁面温度分布不均匀,存在温度梯度和热应力过大等因素,容易导致集热管产生形变使玻璃套管发生破裂。目前,槽式太阳能集热器在传热与热发电两个领域研究较广。相变微胶囊是一种具有储放热特性的微小颗粒,能够有效地降低流体的沿程温度,提高流体的换热效率。为了强化流体换热、降低管壁热应力及提高吸热管安全系数,本文采用相变微胶囊悬浮液作为工质流体,研究悬浮液在集热管内的热力性能。针对传统使用水基和油基的太阳能集热器换热效果低和管壁热应力大,本文以相变微胶囊悬浮液为工作流体,对常规和新型抛物型槽式太阳能集热器进行了三维建模。采用蒙特卡罗射线追踪法结合有限容积法和有限元法的方法求解了太阳能集热管的光-热-力耦合问题。其中采用蒙特卡罗射线追踪法模拟太阳能系统并分析其光学性能,利用欧拉-欧拉多相流模型数值研究了不同浓度相变微胶囊悬浮液在集热管内的流动换热特性。然后将得到的吸热管温度场分布导入结构分析模型中,研究不同浓度悬浮液的吸热管热应力分布。结果表明:由于常规集热管外壁面受到非均匀太阳热通量,吸热管管壁温度非均匀分布。相变微胶囊悬浮液强化了常规集热管内的对流换热,不仅降低了集热管的沿程壁温,而且减少了集热管的周向温差,均化了集热管温度分布。集热管周向等效热应力呈花瓣型分布,对应于五个位置附近（θ=5°、θ=90°、θ=175°、θ=225°和θ=315°）出现等效应力局部峰值。吸热管内壁面θ=90°处轴向热应力为压应力,作用于整个管程,而径向热应力和切向热应力为拉应力,主要作用在进出口端。相变微胶囊悬浮液浓度越高,强化换热效果越好,集热管热应力越小,集热管安全系数最小值越高,但产生的压降也随之增大。与常规太阳能集热器相比,新型太阳能集热器采用添加二次反射镜及集热管中心偏离抛物反射镜焦点等措施,有效均化了吸热管外壁面太阳通量分布,降低了吸热管壁面温度分布的非均匀性。与传统水基太阳能集热器相比,悬浮液也有效降低了吸热管管壁温差,且随着悬浮液浓度升高,温度分布越均匀。但与常规集热器相比,集热管的对流换热系数和压降并未发生较大变化。同时集热管出口内壁面周向等效热应力在θ=270°、θ=187°、θ=353°位置处达到局部最大值。与改进前相比,等效应力、轴向、径向和切向热应力均减小。吸热管内壁面θ=90°处轴向热应力为拉应力,作用于整个管程,径向热应力和切向热应力为拉应力,作用于整个管程。由于热应力减小,改进后集热管管壁的安全系数最小值有效升高,且随着悬浮液浓度的升高,安全系数最小值也随之增大。