槽式太陽能聚光器支架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：在槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中，聚光集熱技術(shù)是其熱發(fā)電系統(tǒng)的核心技術(shù)。聚光器組由反射鏡、支架結(jié)構(gòu)、跟蹤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分組成，其中聚光器支架結(jié)構(gòu)是整個(gè)太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要承載部件，它起到連接、支撐各部件的作用，同時(shí)也承受著傳給它的各種力和力矩，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度以保證結(jié)構(gòu)的可靠性和壽命。此外，支架的重量要盡量減輕，以減輕整體的重量，從而降低成本。鑒于此，本文在聚光器的支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中引入拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，以便設(shè)計(jì)出合理的支架結(jié)構(gòu)，主要取得了如下研究成果和結(jié)論： 首先，介紹了幾種典型的聚光器支架結(jié)構(gòu)，分析各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并選擇其中一種作為本文研究的基礎(chǔ)模型，然后對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)分析，其結(jié)果作為優(yōu)化后的性能對(duì)比做準(zhǔn)備。 其次，利用HyperWorks的優(yōu)化模塊，以結(jié)構(gòu)的柔度最小為目標(biāo)，優(yōu)化后的體積為約束，建立了基于變密度法的聚光器支架拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過多次拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，得到了一些重要的結(jié)論。在此基礎(chǔ)上根據(jù)可制造化處理原則結(jié)合制造工藝要求對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了可制造化處理，并得到了一個(gè)新的支架結(jié)構(gòu)。 最后，對(duì)可制造化處理后的新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，其強(qiáng)度和剛度都得到了提高，隨后對(duì)支架的截面尺寸又進(jìn)行了優(yōu)化，取得了較好的輕量化效果，從而進(jìn)一步說明了拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、可靠性及現(xiàn)實(shí)意義。 本文的研究成果不僅可以為企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、優(yōu)化和改造提供實(shí)際的參考和指導(dǎo)，解決企業(yè)的實(shí)際問題，更重要的是說明了如何利用拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)典型的聚光器支架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)其它產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。 【關(guān)鍵詞】：槽式太陽能 聚光器 拓?fù)鋬?yōu)化 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK513.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.1.1 本課題的研究背景8
• 1.1.2 本課題的研究意義8-9
• 1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展及現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文的研究目的及內(nèi)容11-12
• 1.3.1 論文的研究目的11
• 1.3.2 論文的研究內(nèi)容11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論13-27
• 2.1 概述13
• 2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型的建立13-15
• 2.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本分類15-18
• 2.3.1 尺寸優(yōu)化15-16
• 2.3.2 形狀優(yōu)化16-17
• 2.3.3 拓?fù)鋬?yōu)化17-18
• 2.4 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的原理和方法18-26
• 2.4.1 拓?fù)鋬?yōu)化方法18-21
• 2.4.2 拓?fù)鋬?yōu)化變密度法迭代算式推導(dǎo)21-24
• 2.4.3 拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)算法24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 3 某典型聚光器支架優(yōu)化方案的確定27-33
• 3.1 典型聚光器支架結(jié)構(gòu)介紹及選取27-29
• 3.2 聚光器支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的確定29-31
• 3.2.1 總體優(yōu)化方案的確定29-30
• 3.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化方案的確定30-31
• 3.3 Hyperworks 軟件介紹31-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 4 應(yīng)用 Hyperworks 對(duì)某聚光器支架進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)33-50
• 4.1 拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立33
• 4.2 聚光器支架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化幾何模型的建立33-37
• 4.2.1 反射鏡及支點(diǎn)位置的確定33-37
• 4.2.2 聚光器支架拓?fù)鋬?yōu)化空間的確定37
• 4.3 聚光器的風(fēng)載荷分析及優(yōu)化工況的選擇37-44
• 4.3.1 聚光器載荷的確定37-39
• 4.3.2 聚光器支架優(yōu)化工況的選擇39-44
• 4.4 聚光器支架結(jié)構(gòu)三維拓?fù)鋬?yōu)化44-49
• 4.4.1 有限元網(wǎng)格的劃分44-45
• 4.4.2 載荷的處理及優(yōu)化參數(shù)的設(shè)置45
• 4.4.3 拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算及結(jié)果分析45-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 5 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可制造化處理及優(yōu)化前后性能對(duì)比50-58
• 5.1 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可制造化處理50-52
• 5.1.1 可制造化處理宏觀方案50
• 5.1.2 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可制造化處理50-52
• 5.2 可制造化處理后支架結(jié)構(gòu)的有限元分析及結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化52-56
• 5.3 優(yōu)化前后支架性能對(duì)比分析56-57
• 5.4 本章小結(jié)57-58
• 6 結(jié)論與展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄64
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文64

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專用汽車結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)及強(qiáng)度分析    姚成

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太陽能熱發(fā)電系列文章(11) 槽式太陽能熱發(fā)電中的真空集熱管    王軍;張耀明;王俊毅;陳勇;安翠翠;

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復(fù)合彈性太陽能聚光器的光學(xué)特性    曹軍

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基于蝶式光伏發(fā)電聚光器一維跟蹤機(jī)構(gòu)的研制    許志龍;馮培鋒;劉菊東;侯達(dá)盤;張耀明;

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太陽能熱光伏系統(tǒng)機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究    陳雪

應(yīng)用于聚光光伏模組的二次聚光器的設(shè)計(jì)與性能分析    茹占強(qiáng)

可折疊展開式傘狀龍骨結(jié)構(gòu)聚光器結(jié)構(gòu)及性能分析    付比

條形平面鏡聚光器的實(shí)驗(yàn)研究與性能優(yōu)化    張輝

太陽能電熱聯(lián)用槽式聚光器設(shè)計(jì)與性能研究    許自霖

微小推力太陽能熱推進(jìn)系統(tǒng)高效聚光技術(shù)研究    趙沛

新型太陽能集熱器性能分析與研究    呂園園

基于非成像理論的自然光組合照明光學(xué)系統(tǒng)的研究    郝雯雯

菲涅爾透鏡及復(fù)合拋物面聚光器的設(shè)計(jì)與研究    姜磊

聚光太陽能光伏系統(tǒng)的研究    周改改

太陽能高溫集熱器熱性能的研究    康繼光