摘 要

太阳跟踪器聚光太阳能发电系统是最重要的设备之一,对比下来,太阳跟踪器结构风荷载的主要荷载,因此,对太阳跟踪器聚光太阳能发电系统中各种各样的风荷载条件下的工作状态,提高其抗风能力,一直受到电站设计人员的关注。通常来说，可旋转的平板作为太阳跟踪器的结构，是特殊的迎风面,属于空气动力性能差,风流动形状显示为钝头体,对风的阻力非常强大的一个流线型结构。在风荷载风洞实验中,为了确定结构，在常规使用流体动力学数值模拟技术之外，还提供了一种研究风强结构的新方法。风荷载系数也被称为形状系数的对象。雷诺数是常数,风荷载系数只与物体的形状有关。打开太阳跟踪器风荷载计算的钥匙是要知道风荷载系数的内容。

在动力分析软件的基础上，建立了太阳跟踪器有限风荷载分析模型。该模型基于太阳跟踪器结构中的平均风速比、风力比和太阳跟踪器风场重点，是研究了太阳跟踪装置结构中风比和风因子的变化规律在与有效迎风区相同的条件下，分析了太阳跟踪器的延伸率、结构高度和组数。分析了安装间隙等结构参数对风振系数和风振系数的影响[^[1]]。在设置中心点时，风荷载的大小确定了现有研究中计算风和风点的公式。研究太阳能跟踪器的设计和提高其抗风能力具有一定的理论价值。太阳跟踪器的特殊结构，迎风面通常是平转的，不属于对风非常敏感的流线型结构。风电工程正逐渐被风计算和流体力学引入。气动试验已成为一种更有效、更精确的方法。风荷载对太阳跟踪器影响的模拟分析方法。

关键词：Fluent 太阳跟踪器 风载荷 有限元分析

Abstract

The solar tracker is one of the most important devices in the concentrating solar power generation system, and the wind load is the sun.The most important load borne by the tracker structure, therefore,[^[2]] the research on the working state of the solar tracker in the concentrated solar power generation system under various wind load conditions and the improvement of its wind resistance capability has always received the attention of power station designers.The solar tracker has a special structure,[^[3]] and the windward side is generally a rotatable flat plate, which belongs to a bluff line.Type structure, poor aerodynamic properties, blunt body shape for wind flow, very sensitive to wind action Strong. In addition, the wind hole test technology, to determine the thermal load of the structure, using the numerical simulation of structural fluid dynamics, provides a new method for the study of structural adjustment. Wind. The wind load factor is also called the object of two objects; It's about the body and Reynolds number. For non steep structures, the Reynolds number is fixed, and the wind load coefficient is not only related to the body.

The main factor of wind load calculation of sun tracking device is to understand the factors of wind on body. According to the hydrodynamic analysis program, a model is established to analyze the structural load determined in the sun tracking device. [^[4]]The model calculates the average wind force coefficient and wind moment coefficient of the solar tracker structure and the wind flow field of the solar tracker，And the change rule of wind force coefficient and wind moment coefficient with wind direction angle of the solar tracking device structure is emphatically studied Under the condition of the same effective windward area, the length-width ratio, structural height and group of the solar tracker are analyzed and compared. The influence of different structural design parameters such as installation clearance on wind force coefficient and wind moment coefficient is analyzed differently. The magnitude of wind load when installing the center point verifies the calculation formula of wind force and wind moment in the existing research.[^[5]] This article It has certain theoretical guiding significance for the structural design of solar solar solar tracking device and the research on improving its wind resistance capability.

Keyword: Fluent Solar tracker wind load Finite element analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

1绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 课题研究的目的、意义及主要内容 3

2风的流动特性 4

2.1风速的组成 4

2.2 风的特征 6

2.3 基本风压 8

2.4 湍流的主要属性 9

2.4.1 湍流强度 9

2.4.2 湍流积分尺度 9

2.4.3 阵风系数 10

2.5 风载荷的定义 11

2.6 风绕太阳跟踪器的流动规律 11

3 风载的数值仿真基础及数值模拟 13

3.1 流体力学的基本方程 13

3.2 湍流的数值模拟方法 15

3.2.1 直接数值模拟 15

3.2.2 大涡模拟 15

3.2.3 Reynolds平均法 15

3.3 湍流近壁面边界层的处理方法 20

3.3.1 近壁区流动的特点 15

3.3.2 近壁区模型 15

3.4 网格的离散方法 21

4 太阳跟踪器风载的数值建模与仿真分析 25

4.1 建立模型 25

4.2 划分网格 27

4.3 设置边界条件 25

4.4 仿真结果分析及处理 25

5 太阳能追日器风载仿真的研究 29

5.1 迎风角对太阳跟踪器表面风速和风压的影响 29

5.2 组件支架受力与风载的关系 30

5.3 转轴位置对太阳跟踪器风载的影响 30

6 结论与展望 39

6.1 全文小结 39

6.2 工作展望 39

参考文献 40

致 谢 41

1绪论

课题研究背景

随着可再生能源的消费，传统能源的利用不再满足高速经济、人口开发的需要，太阳能等可再生能源的开发也不可避免。能源是国民经济和人民生活发展的重要材料基础。社会和经济的发展，生活水平的提高非常重要。在当今世界的能源结构中，煤炭、石油、天然气等化石能源是人类能够利用的主要能源。今后通过太阳光发电可以大规模利用太阳光发电，通过集中太阳光发电站可以将太阳能转换成电能。现在，太阳能发电站是最广泛使用的太阳能发电系统，太阳跟踪仪是用于跟踪太阳的实时太阳能收集设备。但是，地球上的化石燃料的埋藏量毕竟是有限的。由于人类的自由剥削，他们渐渐疲惫不堪。

CSP集中太阳能发电是利用光学装置收集太阳辐射能量并投影到热收集管上，加热管道内的工作介质，借助工作介质加热循环水生成驱动涡轮的蒸汽，由蒸汽机驱动发电机发电的一种发电方法。风力发电和太阳能发电后，太阳能发电集中，预计将成为解决能源短缺、应对变暖的有效技术。太阳能发电是一种不做热量处理，直接将太阳能作为电能的发电方法。目前，太阳能发电部正在实际使用。太阳能发电是一种光学系统，用于向太阳集中发射你的池，制造高热量的蒸汽机，驱动发电用汽轮机。光伏发电所具有高可靠性、安装、维护等诸多优点，但光伏发电所成本高，光电转换效率低，无法解决国内基本电力门第。与光伏发电相比，光伏发电成本低。良好的电力质量、强大的限制、化石燃料的混合发电形成容易的优点，是太阳能开发和利用的研究热点。太阳光发电的集中和太阳光发电不同。太阳能电池可以使用太阳能电池将太阳能直接转换成电能，在阴天操作。CSP只能在阳光明媚的地方进行。目前比较成熟的太阳能发电技术主要包括太阳能发电技术和太阳能发电技术。下面是一些主要形式的太阳能发电形式： 

1. 塔式太阳能发电

塔式太阳能发电也被称为高温太阳能发电。如图2.1所示，它是通过固定透镜将太阳光聚集在最上面的能量转换器，提供通过能量转换来传导热量的高体后的蒸汽发生器生产高温蒸汽涡轮机能量。使用另一个冷却塔冷却后，在接收机处进行循环促进。塔式太阳能发电在土地上具有混合生长、储蓄等优点。[^[6]]