ارائه یک روش نوین جهت شبیه سازی و بهینه سازی یک سیستم روشنایی روز فیبر نوری پلیمری

Abstract

سیستم‌های روشنایی روز فیبر نوری به بهره‌وری در استفاده از انرژی خورشید در سیستم روشنایی در بخش های خانگی، صنعتی و کشاورزی کمک شایانی می‌کنند. کارهای زیادی روی این سیستم ها انجام شده است اما فقدان یک روش شبیه سازی مطمئن برای کاهش خطای مجاز در ساخت، زمان و هزینه، به چشم می ‌خورد. در همین راستا، در این مقاله، یک روش نوین مبتنی بر دو نرم افزار قدرتمند Optifiber و Zemax، برای شبیه سازی و بهینه سازی یک سیستم روشنایی روز فیبر نوری با هدف افزایش بازده توان خروجی از فیبر ارائه شده است. مقایسه ای بین انواع مطرح فیبرهای پلیمری با نرم افزار OptiFiber انجام شده است که نشان دهنده انتشار حداکثری مد ها در فیبر PMMA پلی استیرن است. مشخصه های دقیق مستخرج از Optifiber مربوط به فیبر منتخب با قطر 1 میلی‌متر در نرم افزار Zemax پیاده سازی و یک سیستم روشنایی روز شبیه سازی شده است. تزویج نور به درون فیبر نوری با روش Global Optimization مبتنی بر الگوریتم ژنتیک بهینه شده است. با انتخاب یک منبع 100 وات برای خورشید مطابق استاندارد AM 1.5 شبیه سازی حاکی از انتقال 22 وات توان است. پس از بهینه سازی این توان به 30 وات افزایش می یابد که نشان از نقش بهینه سازی بر افزایش 36 درصدی بازده دارد. نتایج عملی با آزمایش روی یک سیستم با اندازه گیری شدت، نتایج شبیه سازی را تایید می کند. در نتیجه، با انتخاب فیبر مناسب و تعیین دقیق مشخصه ها، و بهینه سازی تزویج به درون فیبر می توان به افزایش بازده سیستم های روشنایی روز فیبر نوری کمک کرد.