本文關(guān)鍵詞：76m~2太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著能源危機(jī)問題日趨嚴(yán)重,太陽能以其普遍性和潔凈性等諸多優(yōu)點(diǎn)在眾多新能源中占據(jù)主導(dǎo)地位。在各種利用太陽能的方式中,光-熱轉(zhuǎn)換和光-電轉(zhuǎn)換為最為常見的兩種方式。雙支架跟蹤系統(tǒng)是在力學(xué)性能和太陽能利用效率上均較為優(yōu)越的一種太陽能支架系統(tǒng)形式。現(xiàn)有國內(nèi)外已建成的大型太陽能發(fā)電站均出現(xiàn)不同程度上的結(jié)構(gòu)破壞、電機(jī)齒輪打滑等情形。主要原因有三個(gè):○1現(xiàn)有風(fēng)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范及相關(guān)文獻(xiàn)均未涉及迎風(fēng)角對風(fēng)荷載所施加外力的影響;○2現(xiàn)有風(fēng)荷載設(shè)計(jì)規(guī)范對風(fēng)力的設(shè)定并不足夠;○3太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致光伏系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中出現(xiàn)彎曲、變形。針對以上問題,本文以76m2太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)作為研究對象,進(jìn)行了以下研究工作:○1對太陽運(yùn)行軌跡理論進(jìn)行研究,根據(jù)太陽運(yùn)行軌跡確定光伏組件的仰視角度;○2對中日美三國的風(fēng)荷載相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行研究與比較,確定最適合太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算方法;○3利用流體力學(xué)計(jì)算軟件對光伏組件在風(fēng)場下的受力情況,比較不同迎風(fēng)角的狀況下光伏組件承受的壓力;○4利用SolidWorks軟件中SolidWorks Simulation模塊對太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的日晷盤、日晷梁、南支架和北支架進(jìn)行力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過本文研究得出以下結(jié)論:○1根據(jù)太陽運(yùn)行軌跡確定了光伏組件的仰視角度為44.9°;○2對中日美三國的風(fēng)荷載相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行研究與比較,最終選用日本規(guī)范作為本文風(fēng)荷載計(jì)算的主要依據(jù);○3利用流體力學(xué)計(jì)算軟件SolidWorks中SolidWorks Flow模塊對76m2太陽光伏系統(tǒng)迎風(fēng)面進(jìn)行模擬模擬,結(jié)果顯示當(dāng)迎風(fēng)角為80°時(shí),風(fēng)荷載對光伏組件產(chǎn)生的外力荷載最大,后續(xù)對太陽能支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及研究均應(yīng)以迎風(fēng)角為80°時(shí)的受力情況作為標(biāo)準(zhǔn);○4模擬分析結(jié)果顯示:日晷盤初步設(shè)計(jì)中斜圓支撐桿及日晷盤面間節(jié)點(diǎn)的承載力不足,應(yīng)力達(dá)到2.573×108N/m2,大于屈服應(yīng)力,安全系數(shù)最低為0.86,優(yōu)化后日晷盤模擬結(jié)果顯示最大應(yīng)力為1.869×108N/m2,小于材料的屈服應(yīng)力,而安全系數(shù)在1.2~1.8范圍內(nèi);日晷梁兩端應(yīng)力最大,數(shù)值為2.993×107N/m2,日晷梁整體的安全系數(shù)較高,最低值達(dá)到7.307,優(yōu)化后日晷梁在材料的利用上更有效,最小應(yīng)力為1.235×108N/m2,從應(yīng)力云圖上來看,最大應(yīng)力為1.848×108N/m2;南支架頂部應(yīng)力最大,數(shù)值為1.772×108 N/m2,北支架頂部應(yīng)力最大,數(shù)值為1.834×108 N/m2,優(yōu)化后北支架的重量較優(yōu)化前減少了50%以上。本文的研究成果可以為太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供借鑒,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】：太陽能 光伏系統(tǒng) 支架結(jié)構(gòu) 風(fēng)荷載
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU312.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 太陽光伏系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀12-19
• 1.2.1 太陽光伏技術(shù)研究的歷史與現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 太陽光伏跟蹤器的發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文的主要研究工作20-22
• 2 太陽光伏系統(tǒng)組成及風(fēng)荷載的確定22-40
• 2.1 太陽光伏支架結(jié)構(gòu)的組成22-23
• 2.2 太陽能電池板仰視角度的確定23-24
• 2.3 風(fēng)荷載的確定24-27
• 2.3.1 已有風(fēng)荷載的計(jì)算方法24-25
• 2.3.2 日本相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范25-26
• 2.3.3 美國相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范26-27
• 2.4 基于計(jì)算流體力學(xué)對迎風(fēng)角度的確定27-37
• 2.4.1 計(jì)算流體力學(xué)方法簡介27-28
• 2.4.2 CFD分析的基本假設(shè)28-29
• 2.4.3 CFD分析的基本控制方程29-30
• 2.4.4 CFD分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)30-31
• 2.4.5 CFD模擬結(jié)果的分析31-37
• 2.5 失效準(zhǔn)則37
• 2.6 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析方法37-39
• 2.7 本章小結(jié)39-40
• 3 日晷盤的力學(xué)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)40-51
• 3.1 Solid Works Simulation概述40
• 3.2 日晷盤的設(shè)計(jì)方案40-43
• 3.3 日晷盤的應(yīng)力數(shù)值模擬分析43-46
• 3.4 日晷盤的優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析46-49
• 3.4.1 日晷盤的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案46-47
• 3.4.2 日晷盤優(yōu)化后的力學(xué)分析47-49
• 3.5 優(yōu)化后日晷盤穩(wěn)定性分析49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 4 日晷梁的力學(xué)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)51-63
• 4.1 日晷盤的設(shè)計(jì)方案51-53
• 4.2 日晷梁的力學(xué)模擬分析53-56
• 4.3 日晷梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)及模擬分析56-61
• 4.3.1 日晷梁的優(yōu)化方案57-58
• 4.3.2 優(yōu)化后日晷梁的模擬分析58-61
• 4.4 優(yōu)化后日晷梁穩(wěn)定性分析61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 5 南支架的力學(xué)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)63-70
• 5.1 南支架的設(shè)計(jì)方案63-65
• 5.2 南支架的模擬分析65-68
• 5.3 南支架穩(wěn)定性分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 6 北支架的力學(xué)性能分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)70-78
• 6.1 北支架的設(shè)計(jì)方案70-71
• 6.2 北支架的模擬分析71-74
• 6.3 北支架優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析74-76
• 6.4 優(yōu)化后北支架穩(wěn)定性分析76-77
• 6.5 本章小結(jié)77-78
• 7 結(jié)論與展望78-80
• 7.1 結(jié)論78-79
• 7.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果89-90
• 致謝90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙杰;曾一平;;新型高效太陽能電池研究進(jìn)展[J];物理;2011年04期

2 同鵬英;武晨光;劉歆;;SolidWords中有限元分析在瓦楞包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J];裝備制造技術(shù);2010年10期

3 王宏華;;光伏發(fā)電技術(shù)系列講座(1) 光伏發(fā)電原理及發(fā)展現(xiàn)狀[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2010年04期

4 陳建彬;沈惠平;丁磊;危鳳江;;太陽能光伏發(fā)電二軸跟蹤機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2010年08期

5 趙書利;葉烽;朱剛;;太陽能電池技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展[J];船電技術(shù);2010年04期

6 張文濤;;基于PLC的太陽自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2010年03期

7 陳諾夫;;清潔可再生能源——大型聚光光伏電站[J];現(xiàn)代物理知識;2010年01期

8 成小江;宋加建;沈杰;鄧天池;;計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)原理及其在結(jié)構(gòu)風(fēng)工程中的應(yīng)用[J];江蘇建筑;2009年06期

9 郭豐;;聚光光伏的發(fā)展[J];電源技術(shù);2009年10期

10 張仁醒;;新型太陽光自動(dòng)跟蹤裝置的設(shè)計(jì)[J];長春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(高教版);2009年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張微娜;50MW級槽式太陽能集熱器支架在風(fēng)荷載下的動(dòng)態(tài)性能研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2013年

2 尹喜;大功率碟式太陽能聚光器網(wǎng)架靜載特性有限元分析[D];湖南科技大學(xué);2013年

3 黃磊;大型聚光光伏跟蹤裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];武漢理工大學(xué);2013年

4 管勛;槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中聚光裝置的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D];華南理工大學(xué);2013年

5 孫進(jìn);多定日鏡風(fēng)場數(shù)值模擬[D];湖南大學(xué);2012年

6 孔祥兵;槽式太陽能聚光器支架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2012年

7 馮東亮;基于CFX太陽能追日器風(fēng)載仿真[D];武漢理工大學(xué);2011年

8 郎龍軍;太陽能自動(dòng)跟蹤發(fā)電控制系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)[D];河南科技大學(xué);2010年

9 張慶祝;太陽能光伏組件風(fēng)載負(fù)荷計(jì)算及支架結(jié)構(gòu)的研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2010年

10 任松林;主動(dòng)式太陽跟蹤及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D];重慶大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：76m~2太陽光伏系統(tǒng)支架結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：381098