50MW級槽式太陽能集熱器支架在風(fēng)荷載下的動態(tài)性能研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟(jì)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(jīng)成為全世界關(guān)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(shí)現(xiàn)商業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)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(yùn)動,吸收太陽能轉(zhuǎn)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(gòu)件。但是以往的研究主要集中在集熱方面,對支架結(jié)構(gòu)的研究是在優(yōu)化設(shè)計(jì)之后進(jìn)行靜力分析,對結(jié)構(gòu)動態(tài)

2、特性的研究較少。本文就其風(fēng)荷載下的動態(tài)性能進(jìn)行研究分析,為支架設(shè)計(jì)提供參考。
　　首先,建立支架有限元模型,對支架進(jìn)行模態(tài)分析;對實(shí)際模型進(jìn)行適當(dāng)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(jié)果表明:支架的固有頻率隨聚光器旋轉(zhuǎn)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(fēng)面位置,計(jì)算了結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng);在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析之前,首先要獲

3、得風(fēng)荷載時程樣本數(shù)據(jù),本文結(jié)合實(shí)際條件,選擇數(shù)值模擬方法獲得風(fēng)荷載時程樣本。根據(jù)隨機(jī)振動理論,基于AR(自回歸)模型,運(yùn)用MATLAB編寫風(fēng)荷載時程模擬程序,獲得拋物面的水平脈動風(fēng)時程樣本數(shù)據(jù),并將其換算獲得風(fēng)荷載時程曲線。
　　隨后在ANSYS軟件中將所得的風(fēng)荷載時程數(shù)據(jù)施加到結(jié)構(gòu)的拋物型反射鏡表面上。經(jīng)過瞬態(tài)時程分析,得到結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載下的響應(yīng)。結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載的作用下,支架主要發(fā)生了繞驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動,低階振型貢獻(xiàn)較大,并且

4、其在風(fēng)荷載下的最大位移達(dá)到0.40216m;通過對應(yīng)力的分析觀察,得出:應(yīng)力隨時間會發(fā)生變化,但是最大應(yīng)力值為6.58MPa,不會超過鋼的屈服極限,在安全范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)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(guān)參數(shù)。本文采用數(shù)值風(fēng)洞方法,對最大迎風(fēng)面位置在不同速度風(fēng)場中的升力系數(shù)、繞流形態(tài)和漩渦脫落頻率進(jìn)行了模擬計(jì)算,分析得出:其升力