發(fā)布時間：2020-06-08 09:36

【摘要】：伴隨著經(jīng)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(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，目前實現(xiàn)商業(yè)化、標準化生產(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)計之后進行靜力分析，對結(jié)構(gòu)動態(tài)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(shè)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(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，選取最大迎風面位置，計算了結(jié)構(gòu)的順風向風振響應(yīng)；在對結(jié)構(gòu)進行風振響應(yīng)分析之前，首先要獲得風荷載時程樣本數(shù)據(jù)，本文結(jié)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(jù)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(jù)，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(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)在風荷載下的響應(yīng)。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在風荷載的作用下，支架主要發(fā)生了繞驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動，低階振型貢獻較大，并且其在風荷載下的最大位移達到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：其升力系數(shù)相對較小，可以不考慮升力的影響；漩渦脫落頻率隨風速變化曲線比較接近直線，與斯托羅哈公式基本符合，并且其斯托羅哈數(shù)St=0.205，與圓柱的比較接近。支架結(jié)構(gòu)最大迎風面的固有頻率為漩渦脫落頻率的整數(shù)倍，可能發(fā)生諧波共振，需要予以重視。
【圖文】：

典型的槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理如圖 1.1 所示：圖1.1 槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)工作原理槽式太陽能集熱器可以根據(jù)跟蹤系統(tǒng)的軸數(shù)來區(qū)分，，槽式太陽能跟蹤機構(gòu)可分為單軸跟蹤和雙軸跟蹤兩種。單軸跟蹤一般采用：①傾斜布置東西跟蹤；②焦線南北水平布置，東西跟蹤；③焦線東西水平布置，南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動[11]。

集系統(tǒng)（聚光器和吸收器）和太陽跟蹤機構(gòu)，太陽跟蹤機構(gòu)可以調(diào)整聚光器的拋物型反射鏡面的角度以實現(xiàn)最大地吸收太陽直接輻射能。圖1.2 槽式太陽能集熱器的功能原理和跟蹤機構(gòu)圖圖 1.2 為 SKAL-ET 集熱器的功能原理和跟蹤機構(gòu)圖。從東向西跟蹤太陽，能夠反射并聚集太陽光直接輻射至吸熱管，達到最大 80 倍聚光比，吸熱管位于反射面的焦線位置。集熱器組合（SCA）由 12 個 12 米長的太陽能集熱元件（SCE）組成，拋物型反射鏡面和吸熱管安裝在這些 SCE 上，集熱元件在運行狀態(tài)下要求能夠保持剛性以維持整個吸熱管置于聚焦的位置。SKAL-ET 集熱裝置的 12 個 SCE 安裝在 12 個支撐上，一個中心驅(qū)動控制所有SCE 同步跟蹤太陽。位于太陽集熱器邊緣的 SCE 支撐需要加強，以抵御強風；內(nèi)部
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK513.1

【參考文獻】

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本文編號：2702880