1 SolTrace

https://www.nrel.gov/csp/soltrace.html

SolTrace是国家可再生能源实验室（NREL）开发的一种软件工具，用于模拟聚光太阳能（CSP）系统并分析其光学性能。虽然该代码非常适合太阳能应用，但也可用于模拟和表征许多通用光学系统。代码的创建源于对比使用现有工具建模的更复杂的太阳能光学系统建模的需要。SolTrace既可以使用官方的NREL打包发行版安装，也可以使用SolTrace开源项目网站上的源代码安装。NREL欢迎程序员对模拟引擎或界面的贡献，并鼓励有兴趣的人参与其中。有关贡献，编译源代码和许可证要求的更多信息，请参见项目网站。

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SolTrace开源项目

该代码使用蒙特卡罗射线追踪方法。用户选择要跟踪的给定数量的光线。在遇到各种光学相互作用时，每条射线都通过系统进行跟踪。这些相互作用中的一些本质上是概率性的（例如，从太阳角度强度分布中选择太阳角度），而其他相互作用是确定性的（例如，计算与分析描述的表面和结果重定向的光线交叉）。因为它复制了真实的光子相互作用，所以代码可以为复杂的系统提供准确的结果，否则无法建模。精度随着光线追踪的数量而增加，但是更大的光线数意味着更多的处理时间。复杂的几何形状也会转化为更长的运行时间。代码（用C ++编写）非常快，并且可以自动利用特定基于Windows或Mac的操作系统中的每个处理器。虽然输入是文本（或电子表格），但是为免费的实体建模工具Trimble SketchUp提供了一个插件，允许用户以图形方式设计和保存SolTrace分析的光学几何。

SolTrace可用于模拟抛物槽式收集器，线性菲涅耳透镜系统，功率塔几何形状和点聚焦光学系统（餐具和太阳能炉）。它将数据显示为散点图和通量图，并可以保存数据以便与其他软件一起处理。它还可以将光学几何形状建模为由任意数量的光学元件组成的一系列阶段，这些光学元件具有包括形状，轮廓和光学质量的属性。阶段可以是物理阶段或虚拟阶段，以便更容易地计算整个系统的功率和通量。提供了一种脚本语言，允许用户创建参数运行和核心光线跟踪功能之外的其他功能。

随着SolTrace开源项目的发布，该软件采用了语义版本控制，其中版本号由三部分组成 – 主要，次要和补丁计数器。当前版本号代表开源项目和第三个主要版本下的第一个版本，因此，它被分配了主索引“3”。当前版本可以从版本2016.12.22和之前的版本读取SolTrace文件，但兼容性尚未经过广泛测试。

蒙特卡洛射线追踪的开源项目-编程知识网

SolTrace 3.0版是最新版本。

2 用于集中太阳能研究的自由开源蒙特卡罗射线追踪计划

http://proceedings.asmedigitalcollection.asme.org/proceeding.aspx?articleid=1607463

JörgPetrasch

佛罗里达州盖恩斯维尔佛罗里达大学

文件号ES2010-90206，第125-132页; 8页
doi：10.1115 / ES2010-90206

从：

ASME 2010第四届能源可持续发展国际会议
ASME 2010第四届能源可持续性国际会议，第2卷
美国亚利桑那州凤凰城，2010年5月17日至22日
会议赞助商：先进能源系统部和太阳能部
ISBN：978-0-7918-4395-6 | eISBN：978-0-7918-3871-6
版权所有©2010 ASME

摘要

提出了一个用于集中太阳能研究和开发的免费开源蒙特卡罗射线追踪计划。该程序使用非能量分配蒙特卡罗方法来模拟任意排列的表面之间的辐射交换。表面模型包括聚焦几何形状，例如球形，抛物线和椭圆形聚光器以及复合抛物面聚光器。该程序的模块化设计允许实现额外的表面和源模型。该计划已经过全面测试和实验验证。它已被用于模拟几种浓缩装置，包括PSI的高通量太阳能炉和ETH的高通量太阳能模拟器。此外，它已被用于设计PSI的高通量太阳能模拟器和UFL的高通量太阳能模拟器。

3 一种平行，开源，灰体Monte Carlo Ray Tracer，带有用于太阳模拟器表征的图形用户界面

https://www.aiche.org/conferences/aiche-annual-meeting/2015/proceeding/paper/128f-parallel-open-source-grey-body-monte-carlo-ray-tracer-graphical-user-interface-solar-simulator

太阳能热技术利用定日镜来定位能量，定日镜可以反射太阳光对锅炉或反应堆进行加热。该方法已成功用于以可再生的方式推动生物质气化，金属还原和发电[ 1-3 ]。太阳能模拟器加速了太阳能热研究和开发：高功率灯的组件，其辐照度模拟了集中的太阳光[ 4 ]。这些平台为评估实验室规模的新太阳能热技术提供了受控环境。到目前为止，全世界有七种太阳模拟器供学术研究[ 4 ]。可以使用蒙特卡罗射线追踪分析太阳模拟器，这是一种建模辐射热交换的概率方法[5 ]。在该范围内，通过在计算机中跟踪各个光线的路径来确定辐射的命运。来自给定灯的光线通过漫反射和镜面反射追踪到它们的最终吸收。已经为太阳模拟器表征编写了几个蒙特卡罗计算机程序。然而，大部分被针对的特定问题的[分析4，6 ]。用于学术用途的一般蒙特卡罗射线追踪代码，VEGAS，具有科学编程中常见的属性[ 7]。具体而言，与VEGAS的交互纯粹是通过文本输入进行的，后处理留给用户。该程序是用Fortran90编写的，这是一种编译的计算机语言，其中模拟了现代软件实践[ 8 ]。支持面向对象编码的解释编程语言在科学计算中获得了很大的吸引力[ 9 ]。相对于编译语言，程序原型在这些语言中通常更快，尽管在运行时解释的代码可能执行得更慢[ 10]。并行计算的使用有可能改善后者的不足。我们描述了一种用解释的Matlab编程语言编写的新的并行蒙特卡罗射线追踪器。ParallelMatlabTrace具有图形用户界面和用于太阳模拟器分析的集成后处理工具。该代码用于分析来自两个圆柱形量热计的再辐射，用于太阳模拟器校准。蒙特卡罗结果与有限体积模拟相结合，以描述最坏情况下的热再辐射损失。鉴于其在先前研究中的影响可忽略不计，因此没有探索自然对流。