雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)鏡架結(jié)構(gòu)選型及受力性能研究

【摘要】：傳統(tǒng)能源儲備的日趨減少、環(huán)境污染的加劇和人們對于新型能源的較大需求,極大地刺激了太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的研究和發(fā)展。雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)是一種新型的太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng),利用改進的雙軸即時跟蹤裝置實現(xiàn)對太陽的高效追蹤,使太陽光在任何時候均與定日鏡中心軸線保持平行,從而提高了光利用率和發(fā)電效率。該系統(tǒng)需要利用大體量的可移動支承塔架和可滑動支承鏡架實現(xiàn)系統(tǒng)即時追蹤功能,合理經(jīng)濟的支承塔架是該新型系統(tǒng)得以實現(xiàn)和進行市場推廣的關(guān)鍵。目前,國內(nèi)外對這種支承塔架的研究尚處于空白階段,本文對雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計和受力性能進行了研究,具體工作如下： 首先,介紹了太陽能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀,明確了太陽能發(fā)電的分類和太陽能光熱發(fā)電支承塔架的研究及應(yīng)用狀況。對于雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng),在系統(tǒng)的論述了其工作原理、支承結(jié)構(gòu)特點和工作要求的基礎(chǔ)上,明確了其支承塔架的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計要點,確定了風(fēng)荷載是支承塔架設(shè)計的控制荷載,并結(jié)合已有可動式結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論,對可滑移鏡架的結(jié)構(gòu)選型進行了詳細分析。 其次,針對結(jié)構(gòu)外形特點設(shè)置合適的計算域,對計算域采用內(nèi)外域劃分,分別進行網(wǎng)格離散以減少計算量和提高計算精度。運用風(fēng)洞數(shù)值模擬理論,采用realizable k-e湍流模型對定日鏡進行了平均風(fēng)的數(shù)值風(fēng)洞模擬,得到了定日鏡表面風(fēng)壓分布規(guī)律及多個風(fēng)向角下的定日鏡體型系數(shù)。 再次,運用隨機振動研究的理論,并采用合適的風(fēng)致振動的研究方法,結(jié)合優(yōu)化后的定日鏡支承結(jié)構(gòu),進行了結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能研究。對定日鏡支承結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析,確定了結(jié)構(gòu)的自振特性；采用davenport風(fēng)速譜對定日鏡支承結(jié)構(gòu)進行了功率譜分析。通過定日鏡支承結(jié)構(gòu)在靜力風(fēng)荷載和動力風(fēng)荷載作用下響應(yīng)的比較,明確了風(fēng)致動力對支承結(jié)構(gòu)的影響程度,并以此為基礎(chǔ)確定了整體風(fēng)振系數(shù)。 最后,根據(jù)工程設(shè)計要求,并結(jié)合雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)支承結(jié)構(gòu)設(shè)計要點和可滑移鏡架的受力性能研究,提出了中試工程的結(jié)構(gòu)方案和定日鏡支承結(jié)構(gòu)的選型和設(shè)計。 【關(guān)鍵詞】：雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng) 光熱發(fā)電 CFD模擬 結(jié)構(gòu)選型 結(jié)構(gòu)抗風(fēng)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 太陽能發(fā)電發(fā)展歷史及現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 太陽能發(fā)電發(fā)展背景-能源及環(huán)境現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 太陽能發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 太陽能發(fā)電分類15-19
• 1.3.1 太陽能光伏發(fā)電15-16
• 1.3.2 太陽能光熱發(fā)電16-19
• 1.4 雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)19-21
• 1.5 本文研究的意義及主要工作21-23
• 2 雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點論述23-35
• 2.1 雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)支承結(jié)構(gòu)特點23-24
• 2.2 雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵問題24-27
• 2.2.1 結(jié)構(gòu)的設(shè)計荷載25
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)選型25-26
• 2.2.3 走行部設(shè)計26-27
• 2.2.4 整體抗傾覆問題27
• 2.3 系統(tǒng)定日鏡支承結(jié)構(gòu)選型及優(yōu)化27-31
• 2.3.1 定日鏡支承結(jié)構(gòu)選型27-29
• 2.3.2 定日鏡支承結(jié)構(gòu)優(yōu)化29-31
• 2.4 模塊化設(shè)計時鏡架約束條件的設(shè)置31-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 基于數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)的定日鏡風(fēng)荷載體型系數(shù)分析35-48
• 3.1 引言35
• 3.2 計算流體動力學(xué)基礎(chǔ)理論35-38
• 3.2.1 流體動力學(xué)的控制方程35-36
• 3.2.2 湍流的數(shù)值模擬36-38
• 3.3 定日鏡風(fēng)荷載體型系數(shù)數(shù)值風(fēng)洞模擬研究38-41
• 3.3.1 計算域設(shè)置38
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分和計算域劃分38-40
• 3.3.3 湍流模型及邊界條件40-41
• 3.3.4 求解方法和收斂控制41
• 3.4 計算結(jié)果分析41-47
• 3.4.1 0°風(fēng)向角計算結(jié)果分析42-43
• 3.4.2 30°風(fēng)向角計算結(jié)果分析43-47
• 3.4.3 180°風(fēng)向角計算結(jié)果分析47
• 3.5 本章結(jié)論47-48
• 4 定日鏡支承結(jié)構(gòu)基于PSD的風(fēng)振響應(yīng)分析48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 風(fēng)致振動響應(yīng)的研究方法48-49
• 4.3 隨機振動理論概述49-52
• 4.4 定日鏡支承結(jié)構(gòu)隨機風(fēng)振響應(yīng)分析52-57
• 4.4.1 自振特性分析52-55
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)分析55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 雙軸追蹤太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)中試工程結(jié)構(gòu)方案及鏡架結(jié)構(gòu)設(shè)計58-63
• 5.1 工程背景及擬采用結(jié)構(gòu)方案58-59
• 5.2 定日鏡背板支承結(jié)構(gòu)設(shè)計59-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63
• 6.2 展望63-65
• 參考文獻65-68
• 作者簡歷68-70
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集70

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