论文总字数：21404字

摘 要

在能源日益缺乏的现在，开发可再生能源是必然的趋势。而太阳能是总量最大且没有污染的一种可再生能源。现在有槽式、碟式和塔式三种技术能利用太阳能来聚热发电，其中槽式太阳能聚光器是太阳能聚热发电研究的一个热点。

本文利用流体力学和相似理论等理论，在fluent中对槽式聚光器建立模型，对槽式聚光器不同厚度、不同仰角、不同缝隙以及不同风速在风载荷的影响进行了模拟与分析，来为了给大型槽式聚光器的结构优化设计做理论指导。结果表明：

1. 反光镜的厚度和之间的缝隙对风载荷几乎没有影响，在安装时为了安装精度，可以适当加大反光镜的厚度以及反光镜块之间的间隙。
2. 风速和反光镜的仰角对风场载荷的影响明显，在0°和180°时风对反光镜的影响最大，安装支架时要注意风载荷。
3. 相似系数为2时，聚光镜原型和模型的风载荷为其平方关系，有良好的相似性，可以用相似理论为大型槽式聚光器的优化做理论指导。

关键词：风载荷 槽式聚光器 相似理论 模拟分析

Simulation and calculation of the similarity theory of small channel condenser based on wind load

Abstract

In today's increasingly lack of energy, the development of renewable energy is an inevitable trend. Solar energy is the largest and no pollution of a renewable energy. Now there are trough, dish and tower three technology can utilize solar energy to thermal power generation poly. The parabolic trough solar concentrators is a hot spot in poly solar thermal power research.

Model was condenser in the trough with the fluid mechanics and the theory of similarity theory. The trough concentrator with different thickness, different elevation, different apertures and different wind speed in wind load effects were simulated and analyzed. In order to give a large trough condenser structure optimization design theory. Results show that:

(1) The thickness of the reflector and the gap between the mirrors have almost no influence on the wind load. In order to install the accuracy, the gap between the thickness of the mirror and the mirror can be increased appropriately.

(2) The elevation angle of the wind speed and mirror on the effect of the wind load significantly. Wind has the greatest impact to mirror in the 0 degree and 180 degree.The mounting bracket need to pay attention to the wind load.

(3) Wind load of condenser of prototype and model for similarity coefficient of square has good similarity. It can be used in a similar theory theoretical guidance for the optimization of large trough concentrator was done.

Key words: wind load; trough concentrator; similarity theory; simulation analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外现状 3

1.2.1 太阳能发电技术的发展 3

1.2.2 实验研究和模拟方面的发展 4

1.3 本文主要研究内容 4

第二章 风载荷和相似理论 6

2.1 风载荷 6

2.1.1 风对结构的作用 6

2.1.2 湍流的特点 6

2.1.3 风载荷 9

2.2 相似理论 11

2.2.1 相似性理论 11

2.2.2 模型相似准则 12

2.2.3 反光镜相似关系设计 13

2.3 本章小结 14

第三章 建立模型以及边界条件设定 15

3.1 引言 15

3.2 几何尺寸 15

3.3 网格划分 16

3.4 数值仿真参数设置 19

3.4.1 边界条件设置 19

3.4.2 湍流模型选择 20

3.5 本章小结 20

第四章 计算结果及分析 22

4.1 引言 22

4.2 厚度变化对风载荷影响 22

4.3 缝隙变化对风载荷影响 23

4.4 角度变化对风载荷影响 25

4.5 风速变化对风载荷影响 28

4.6 原型与相似模型的对比分析 30

4.7 本章小结 31

第五章 结论与展望 32

5.1 结论 32

5.2 展望 32

参考文献 33

致 谢 36

第一章 绪论

1.1 研究背景

到二十一世纪，能源是人们生活中必不可少的。可传统的石油、煤等能源的总数是固定的，总有一天会挥霍完。那么开发可再生能源就是必然的趋势了。可

再生能源是指利用新技术开发的能源，如太阳能、核能、水能、风能等，这些新能源大多具有污染较小、能再生等优点。其中太阳能近年得到飞速发展的一种新能源。

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