大型碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)機架風載荷特性及風振響應(yīng)研究

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1、密級：非密碩士學(xué)位論文中圖分類號：TH113.1TK513.1大型碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)機架風載荷特性及風振響應(yīng)研究學(xué)位類型學(xué)術(shù)型學(xué)位學(xué)科(專業(yè)學(xué)位類別)機械工程作者姓名顏健彭佑多教授導(dǎo)師姓名及職稱龍東平博士實踐導(dǎo)師姓名及職稱王旻輝高工學(xué)院名稱機電工程學(xué)院論文提交日期2015年5月24日大型碟式太陽能發(fā)電系統(tǒng)機架風載荷特性及風振響應(yīng)研究學(xué)位類型學(xué)術(shù)型學(xué)位學(xué)科(專業(yè)學(xué)位類別)機械工程作者姓名顏健作者學(xué)號12010301007彭佑多教授導(dǎo)師姓名及職稱龍東平博士實踐導(dǎo)師姓名及職稱王旻輝高工學(xué)院名稱機電工程學(xué)院論文提交日期2015年5月24日學(xué)位授予單位湖南科技大學(xué)WindLoadandVib

2、rationResponseofSteelFrameofaLargeSolarEnergyDishSystemTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateYanJianStudentNumber12010301007SupervisorandProfessionalTitlePengYouduoProfessorDr.LongDongpingPracticeMentorandProfessionalTitleWangMinhuiSeniorEn

3、gineerSchoolSchoolofElectromechanicalEngineeringDateUniversityHunanUniversityofScienceandTechnology學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加Ｌ義標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研＾１究做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中義明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承捏。訓(xùn)／Ｊｒ年備作者簽矣：曰期：月ｖ曰ｆ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書、本

4、學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，Ｌ允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南科技大學(xué)可義將本學(xué)位論文的Ｌ全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可義采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。曰期：曰作者簽名：刊ＪＴ年月２日期：曰導(dǎo)師簽違：年月＾１，摘要碟式太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)是涉及太陽輻射的光場、碟式機架的機械場以及吸熱器腔體的熱場，是光-機-熱多場多過程的耦合系統(tǒng)。其中，碟式機架是實現(xiàn)聚光器反射鏡面幾何“保型”和吸熱器位置保持的載體，風載作用可

5、能引起機架位移響應(yīng)過大，而導(dǎo)致系統(tǒng)聚光性能下降、鏡面破裂或更為嚴重的停機情況。因此，開展碟式機架風載荷特性及風振響應(yīng)研究是尤為重要的。本文以研制的25KW級碟式機架為對象，研究單體機架和雙機架群體干擾的風載荷及繞流特性；將線性濾波法與有限元技術(shù)相結(jié)合，開展了典型工況的碟式機架風振時域響應(yīng)研究。具體研究內(nèi)容包括：首先，基于Fluent6.3軟件平臺，選用Reynolds時均的Realizablek-ε湍流模型，開展了復(fù)雜碟式機架三維定常風場的數(shù)值模擬。應(yīng)用帶圓柱內(nèi)域分區(qū)的多風向角建模方法，建立了滿足流場充分發(fā)展和網(wǎng)格獨立解的計算域模型，模擬得到了45組工況的總風載荷、鏡面風壓分布及繞

6、流特性等結(jié)果。分析了風載荷隨工況的變化規(guī)律，并將載荷曲線同拋物雷達天線風洞試驗結(jié)果進行了定性對比分析，驗證了結(jié)果的合理性。采用因次方法探討了反射鏡面風載荷占機架總風載荷的比值，給出了反射鏡面分區(qū)的體型系數(shù)分布及載荷極值，分析了流場繞流特性揭示了風載荷產(chǎn)生的機制。其次，根據(jù)單體機架的風載研究成果，選取了單體機架中三種最不利風載工況，基于Fluent6.3平臺開展了兩機架基本布置形式(串列、并列和斜列)和布置間距對機架風載荷的干擾效應(yīng)研究，獲得了各布置工況的下游受擾機架靜風載荷干擾因子，分析了干擾因子隨布置形式和間距的變化規(guī)律，通過流場流線分布探討了機架風載荷干擾的產(chǎn)生機制。研究表明，

7、串列布置的下游受擾機架靜風載荷干擾因子均小于1.0表現(xiàn)為“遮擋效應(yīng)”，而上游施擾機架的風載荷趨于單體情況。斜列布置的干擾效應(yīng)也均表現(xiàn)為“遮擋效應(yīng)”，但較串列干擾弱。并列布置的兩機架中間有形成“狹縫效應(yīng)”，但效果不明顯。而后，闡述了復(fù)雜碟式機架有限元模型的簡化及構(gòu)建方法，基于Ansys12.0平臺建立了適于瞬態(tài)動力分析的機架有限元模型。通過整機結(jié)構(gòu)靜風承載和機構(gòu)傳動角的分析，指出了高度角驅(qū)動機構(gòu)設(shè)計存在的不足并予以改進，對比分析了機構(gòu)改進前后機架多高度角工位的自振特性，