soltrace教程（1）介紹

    soltrace是一款由國家可再生能源實驗室（NREL）開發的一款工具，能夠用來模擬聚光太陽能發電系統和分析他們的性能。雖然最初的目的是用於太陽能程序，可是代碼也能夠被用來模擬和描述不少普通的光學系統。代碼的創造演變須要模擬更復雜的光學系統而不是用現有已存在的工具（Jorgensen，1991），包括OPTDSH（Settle等等1991）和CIRCE（Ratzel和Boughton，1987）來模擬。soltrace能夠模擬拋物線槽聚光槽以及盤、塔或者其餘幾何形狀（線性電塔、太陽爐等）。它模擬的光學幾何結構做爲光學元件一系列的組合階段，光學元件具備普遍的各類可用的屬性包括形狀、輪廓、和光學質量。這個軟件能快速顯示，將數據存儲爲散點圖、流量圖，而且可使用其餘軟件包（Excel等等）輸出用於結果分析的數據。圖1展現了一個輸出窗口。

圖1

    該代碼利用涉嫌追蹤的方法（Spencer和Murty,1962）。用戶選擇給定的射線數量來追蹤。當遇到不一樣的光學相互做用時，每一個射線經過系統來追蹤。在天然中的一些相互做用是偶然的（如從太陽角的強度分佈中選取太陽角），可是其餘確實肯定（如經過分析描述表面和結果從定向來計算光線交叉點）。這樣的代碼優於基於力矩卷積的代碼，它複製了真正的光子相互做用（Such a code has the advantage over codes based on convolution of moments in that it replicates real photon interactions ），所以能夠爲複雜系統提供更加精確的結果，不然就不能被用來建模。缺點是處理時間較長。精確度隨着光線追蹤數量增長而增大，較大的光線數量意味着更多的處理時間。另外複雜的幾何形狀轉化須要更長的時間。然而，所須要的光線數量也是一個函數所須要的結果（the required number of rays is also a function of the desired result）。例如須要較少的光線（所以，更少的時間），以肯定相對於給定的太陽能聚光鏡的光學效率的相對變化，而不是說是須要準確地評估的磁通分佈的接收器上的相同的聚光。所以，責任是在於用戶是否能明智有效的使用代碼。

    程序是用C++編寫，使用跨平臺QT工具包，容許它運行在Windows和Mac OS X操做系統。核心追蹤過程與用戶圖形界面分離開來，容許將計算代碼編入其餘系統和程序。Soltrace運行在其餘多處理器的計算機上，每一個獨立的射線能夠分開獨立計算。n個處理器的計算機將能體驗到N倍的速度加成，可是這一趨勢將會被不一樣的緣由限制，包括特定幾何的特殊性質或者其餘計算機硬件（內存等等）。

ps：第一次接觸這方向的研究，文中有許多翻譯不是很精確，若是有某位大神看到文中不當的地方，請留言告知。