【摘要】：乙烯-四氟乙烯(Ethylene-tetrafluoroethylene,ETFE)膜材作為一種新型的建筑材料,具有輕質(zhì)、耐沖擊、透光率高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、自潔性較好等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于大跨度建筑中。柔性太陽能電池(Photovoltaics,PV)具有較好的柔韌性和高溫適應(yīng)性,將ETFE氣枕和PV結(jié)合為光伏膜結(jié)構(gòu)一體化(Building Integrated with Photovoltaics,BIPV)建筑,利用PV將太陽能轉(zhuǎn)化成電能和熱能,可充分利用兩者優(yōu)勢,有效降低膜結(jié)構(gòu)建筑能耗。由于PV-ETFE氣枕性能具有復(fù)雜的長期性、時(shí)變性、動(dòng)態(tài)性,對(duì)其各項(xiàng)性能參數(shù)進(jìn)行全面測量較為困難因此有必要建立合理的數(shù)值分析模型,全面分析氣枕的綜合性能并揭示更為深刻的問題。此外,PV在吸收外界光照輻射后表面溫度急劇升高,其電性能必定會(huì)受到一定影響;而ETFE薄膜具有較高的溫度敏感性,其力學(xué)性能也會(huì)隨溫度變化產(chǎn)生一定響應(yīng),故有必要從材料層面入手,研究PV-ETFE復(fù)合材料的光電-熱-力性能。首先,以三層PV-ETFE氣枕夏季性能試驗(yàn)為依據(jù),概述了該氣枕系統(tǒng)的光電光熱性能及結(jié)構(gòu)性能�；趯�(shí)際試驗(yàn)環(huán)境與氣枕性能分析結(jié)果,從日照輻射與PV-ETFE氣枕的溫度場、結(jié)構(gòu)場及氣枕內(nèi)流場出發(fā),分別建立各物理場作用分析模型及熱-流耦合分析模型。然后,在COMSOL Multiphysics多物理場分析軟件中建立三維光熱-流-結(jié)構(gòu)多場耦合分析模型,研究了上海地區(qū)夏季9:00~17:00時(shí)段內(nèi)三層PV-ETFE氣枕在多物理場作用下的膜面力學(xué)性能、溫度場及內(nèi)部流場分布的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,并與PV-ETFE氣枕夏季性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)值模型的合理性與準(zhǔn)確性,可推廣用于PV-ETFE氣枕的設(shè)計(jì)施工與性能優(yōu)化分析。最后,研究了柔性薄膜有機(jī)太陽能電池(Organic photovoltaics,OPV)與ETFE薄膜的材料層壓方法及其對(duì)光電-熱-力性能的影響。在日照輻射強(qiáng)度為1000 W/m~2的光照條件下,分別對(duì)不同形式的柔性O(shè)PV-ETFE復(fù)合材料進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn),得到了應(yīng)力-應(yīng)變曲線、溫度及電壓變化曲線,并分析了光電-熱-力性能之間的相互作用現(xiàn)象與規(guī)律�；谠囼�(yàn)實(shí)測情況建立柔性O(shè)PV-ETFE復(fù)合材料光熱-力性能數(shù)值分析模型,分析OPV-ETFE材料在多物理場作用下的光熱-力性能,可為柔性O(shè)PV-ETFE氣枕系統(tǒng)的深入研究奠定一定基礎(chǔ)。
【圖文】：

有結(jié)構(gòu)跨度大、外觀造型優(yōu)美、施工安裝簡便工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。膜結(jié)構(gòu)建筑將結(jié)構(gòu)體系巧妙地結(jié)合起來，具有較強(qiáng)的時(shí)代有較大發(fā)展?jié)摿Φ妮p型建筑結(jié)構(gòu)形式。奧林匹克公園建筑群 (b) 北京朝陽公園

圍成密封性較好的封閉腔體，然后向腔體內(nèi)泵送空氣外界荷載作用。骨架式膜結(jié)構(gòu)將單層薄膜或充氣膜單，，荷載通過膜結(jié)構(gòu)傳遞到鋼骨架上，形成共同承力體系尼黑奧林匹克公園建筑群、北京朝陽公園博德維網(wǎng)球”，分別是張拉式膜結(jié)構(gòu)建筑、充氣式膜結(jié)構(gòu)建筑和骨[1]。結(jié)構(gòu)作為一種新型的建筑材料，具有輕質(zhì)、耐沖擊、透光率較好等特點(diǎn)[2]。ETFE 膜結(jié)構(gòu)的形式分為張拉式結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)中，ETFE 薄膜通過鋼拉索與鋼結(jié)構(gòu)骨架相連，通外部荷載作用。在充氣式結(jié)構(gòu)中，ETFE 氣枕結(jié)構(gòu)具有多個(gè)氣枕連接在一起作為建筑的屋蓋或外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU50

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2662116