基于CFX太陽能追日器風(fēng)載仿真

【摘要】：太陽能追日器是聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一,風(fēng)載荷是太陽能追日器結(jié)構(gòu)所承受的最主要載荷,因此,對于聚光太陽能發(fā)電系統(tǒng)中太陽能追日器在各種風(fēng)力載荷條件下工作狀態(tài)以及提高其抗風(fēng)能力的研究,歷來受到電站設(shè)計人員的重視。 太陽能追日器的結(jié)構(gòu)比較特殊,迎風(fēng)面一般為可旋轉(zhuǎn)的平板,屬于非流線型結(jié)構(gòu),空氣動力學(xué)性質(zhì)差,對風(fēng)流動表現(xiàn)為鈍體形狀,對風(fēng)作用的敏感性很強。確定該結(jié)構(gòu)的風(fēng)載除了通常采用風(fēng)洞實驗之外,結(jié)構(gòu)流體動力學(xué)數(shù)值仿真技術(shù)為結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究提供了一種新的方法。物體的風(fēng)載系數(shù)又稱為體型系數(shù),與物體的形狀和雷諾數(shù)有關(guān)。對非流線型結(jié)構(gòu)的物體而言,雷諾數(shù)為常數(shù),風(fēng)載系數(shù)僅和物體形狀有關(guān)。對太陽能追日器進(jìn)行風(fēng)載計算的關(guān)鍵是要知道該物體的風(fēng)載系數(shù)。 本文基于CFX流體動力學(xué)分析軟件,建立了太陽能追日器有限元風(fēng)載分析模型,計算了太陽能追日器結(jié)構(gòu)的平均風(fēng)力系數(shù)和風(fēng)力矩系數(shù)和追日器風(fēng)流場和壓力分布；重點研究了追日器結(jié)構(gòu)風(fēng)力系數(shù)和風(fēng)力矩系數(shù)隨風(fēng)向角的變化規(guī)律；在有效迎風(fēng)面積相同的情況下,分析比較了追日器長寬比、結(jié)構(gòu)高度和組件安裝間隙等不同結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)對風(fēng)力系數(shù)和風(fēng)力矩系數(shù)的影響；分析了不同安裝中心點位置時風(fēng)載大小,驗證了已有研究中風(fēng)力和風(fēng)力矩計算公式。本文對太陽能追日器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和提高其抗風(fēng)能力的研究具有一定的理論指導(dǎo)意義。 【關(guān)鍵詞】：CFD 太陽能追日器 CFX 風(fēng)力系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK513.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景9-12
• 1.2 課題研究目的和意義12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 計算風(fēng)工程國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.2 太陽能追日器受風(fēng)影響的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文研究的目標(biāo)和主要內(nèi)容15-17
• 1.4.1 研究目標(biāo)15
• 1.4.2 研究內(nèi)容15-17
• 第2章 風(fēng)的流動特性17-25
• 2.1 風(fēng)的特征17
• 2.2 平均風(fēng)速剖面17-18
• 2.3 基本風(fēng)壓18-19
• 2.4 風(fēng)力計算公式19-21
• 2.5 脈動風(fēng)的主要屬性21-23
• 2.5.1. 湍流強度21-22
• 2.5.2. 湍流積分尺度22-23
• 2.5.3. 陣風(fēng)系數(shù)23
• 2.6 風(fēng)繞太陽能追日器的流動規(guī)律23-25
• 第3章 風(fēng)的流體特性及數(shù)值模擬25-30
• 3.1 流體力學(xué)的基本方程25-26
• 3.2 湍流的數(shù)值模擬方法26-30
• 3.2.1 直接數(shù)值模擬26-27
• 3.2.2 大渦模擬27-28
• 3.2.3 Reynolds平均法(RANS)28-30
• 第4章 模型數(shù)值仿真過程30-35
• 4.1 建立模型30-31
• 4.2 劃分網(wǎng)格31-32
• 4.3 設(shè)置邊界條件32-33
• 4.4 設(shè)置求解參數(shù)33-34
• 4.5 仿真結(jié)果后處理34-35
• 第5章 太陽能追日器風(fēng)載仿真的研究35-59
• 5.1 平板結(jié)構(gòu)的風(fēng)力系數(shù)35-38
• 5.2 不同角度時平板的風(fēng)力系數(shù)38-47
• 5.2.1 阻力系數(shù)40-41
• 5.2.2 升力系數(shù)41-42
• 5.2.3 側(cè)力系數(shù)42-43
• 5.2.4 翻滾力矩系數(shù)43-44
• 5.2.5 方位力矩系數(shù)44-46
• 5.2.6 俯仰力矩系數(shù)46-47
• 5.3. 模型高度和風(fēng)力系數(shù)的關(guān)系47-51
• 5.4 結(jié)構(gòu)長寬比和風(fēng)力系數(shù)的關(guān)系51-53
• 5.5. 間隙對平板類結(jié)構(gòu)風(fēng)阻力的影響53-57
• 5.6 轉(zhuǎn)軸位置對追日器風(fēng)載的影響57-59
• 第6章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 全文總結(jié)59
• 6.2 工作展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 致謝64

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