光伏组件影响因素的风洞试验及数值模拟研究

【摘要】：太阳能光伏电站一般地处荒漠戈壁，地形空旷之地，而在这些空旷之地风荷载在电池组件支架及基础设计中起到控制作用，风荷载的取值和构架风荷载体型系数的选取直接影响到支架及基础的安全性。因此本文以风洞试验为基础，主要研究风向角、倾角、高度、间距、位置等因素对光伏组件支架单元风荷载体型系数的影响规律，并利用数值模拟的方法研究光伏组件支架单元阵列的特点。 采用缩尺比为1/10的单块光伏组件支架单元进行风场特性模拟试验，量测在三种不同风速即5m/s、10m/s、15m/s作用下，无电池板和有电池板两种情况下三个测点位置处平均风速沿高度变化的规律。 选用缩尺比为1/20的单块光伏组件支架单元，通过改变风向角和光伏组件支架单元模型的倾角的大小，分别研究光伏组件支架单元风荷载体型系数随不同风向角和倾角的变化规律。选用相同缩尺比的两块电池板和三排三列的电池板分别研究模型间距和模型位置对光伏组件支架单元风荷载体型系数的影响规律。 最后运用数值模拟的方法研究光伏组件支架单元阵列的影响并将风向角、倾角、位置、高度参数化，给出应用于光伏组件支架单元阵列中单块电池板表面风荷载的计算公式。 【关键词】：风洞试验 光伏组件 风荷载体型系数 数值模拟 风向角 倾角 间距 位置
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU312.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 风荷载对结构的影响10-12
• 1.3 研究方法12-13
• 1.3.1 风洞试验12-13
• 1.3.2 数值模拟13
• 1.4 试验参数13-14
• 1.4.1 平均和脉动风压系数13-14
• 1.4.2 体型系数14
• 1.5 本文主要研究内容以及研究意义14-16
• 1.5.1 研究意义14
• 1.5.2 主要内容14-16
• 第二章 风场特性模拟16-28
• 2.1 研究目的16
• 2.2 试验设备及模型16-17
• 2.3 风场模拟概况及结果分析17-26
• 2.3.1 风场模拟概况17-18
• 2.3.2 无模型风场模拟结果及分析18-22
• 2.3.3 有模型时风场模拟结果及分析22-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第三章 风向角和倾角对光伏组件支架单元风载系数的影响28-36
• 3.1 研究目的28
• 3.2 模型概况28-30
• 3.2.1 试验模型28-29
• 3.2.2 压力测点布置及分区29-30
• 3.3 风向角对光伏组件单元体型系数的影响30-33
• 3.4 倾角对光伏组件单元体型系数的影响33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 第四章 间距和位置对光伏组件支架单元风载系数的影响36-45
• 4.1 研究目的36
• 4.2 间距对光伏组件单元体型系数的影响36-39
• 4.2.1 模型概况36-37
• 4.2.2 间距对光伏组件单元体型系数的影响37-39
• 4.3 位置对光伏组件单元体型系数的影响39-44
• 4.3.1 模型概况39-40
• 4.3.2 位置对光伏组件单元体型系数的影响40-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 光伏组件支架单元阵列的数值模拟45-61
• 5.1 研究目的45
• 5.2 模拟方法45-49
• 5.2.1 模型概况45-46
• 5.2.2 数值模拟原理46-48
• 5.2.3 网格生成48-49
• 5.3 数值模拟结果及分析49-60
• 5.3.1 单块电池板数值模拟结果49-53
• 5.3.2 1MWp 方阵模拟结果53-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 光伏组件支架单元的风荷载计算61-70
• 6.1 研究目的61
• 6.2 平均风压系数61-62
• 6.3 高度变化系数62-64
• 6.4 风向角系数64-65
• 6.5 倾角系数65
• 6.6 位置系数65-66
• 6.7 平均风荷载计算方法66-68
• 6.7.1 单体电池板的荷载计算66-67
• 6.7.2 电池板阵列中的单块电池板的风荷载计算67-68
• 6.8 本章小结68-70
• 第七章 结论与建议70-72
• 7.1 结论70-71
• 7.2 建议71-72
• 参考文献72-74
• 附表 不同风向角下各板平均压力74-86
• 致谢86

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