50MW級槽式太陽能集熱器支架在風荷載下的動態(tài)性能研究.pdf

1、伴隨著經濟的發(fā)展,不可再生能源的消耗量持續(xù)增長,使得尋找新的能源已經成為全世界關注的問題,太陽能利用也越來越受到重視,太陽能熱發(fā)電是太陽能利用的主要方向之一,目前實現(xiàn)商業(yè)化、標準化生產的是聚光類太陽能熱發(fā)電。聚光類太陽能熱發(fā)電是利用太陽能跟蹤系統(tǒng)跟蹤太陽運動,吸收太陽能轉化為熱能發(fā)電的系統(tǒng)。太陽能集熱器跟蹤系統(tǒng)的支架是跟蹤系統(tǒng)部件中主要的承載構件。但是以往的研究主要集中在集熱方面,對支架結構的研究是在優(yōu)化設計之后進行靜力分析,對結構動態(tài)

2、特性的研究較少。本文就其風荷載下的動態(tài)性能進行研究分析,為支架設計提供參考。
　　首先,建立支架有限元模型,對支架進行模態(tài)分析;對實際模型進行適當簡化,選取支架所處的不同位置,在ANSYS中建立支架有限元模型,分析其模態(tài)參數(shù)及其隨支架位置不同的變化規(guī)律。結果表明:支架的固有頻率隨聚光器旋轉至不同位置的變化不大,自振頻率低且密集。
　　其次,選取最大迎風面位置,計算了結構的順風向風振響應;在對結構進行風振響應分析之前,首先要獲

3、得風荷載時程樣本數(shù)據,本文結合實際條件,選擇數(shù)值模擬方法獲得風荷載時程樣本。根據隨機振動理論,基于AR(自回歸)模型,運用MATLAB編寫風荷載時程模擬程序,獲得拋物面的水平脈動風時程樣本數(shù)據,并將其換算獲得風荷載時程曲線。
　　隨后在ANSYS軟件中將所得的風荷載時程數(shù)據施加到結構的拋物型反射鏡表面上。經過瞬態(tài)時程分析,得到結構在風荷載下的響應。結果表明,結構在風荷載的作用下,支架主要發(fā)生了繞驅動軸的轉動,低階振型貢獻較大,并且

4、其在風荷載下的最大位移達到0.40216m;通過對應力的分析觀察,得出:應力隨時間會發(fā)生變化,但是最大應力值為6.58MPa,不會超過鋼的屈服極限,在安全范圍內。設計時主要考慮控制位移量。
　　最后,對渦激振動的拋物面繞流做了初步分析;太陽能集熱器反射鏡集熱板是拋物線形的,規(guī)范里沒有明確給出此截面形狀的有關參數(shù)。本文采用數(shù)值風洞方法,對最大迎風面位置在不同速度風場中的升力系數(shù)、繞流形態(tài)和漩渦脫落頻率進行了模擬計算,分析得出:其升力