【摘要】：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(zhǎng)，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(dòng)，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(duì)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(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的研究較少。本文就其風(fēng)荷載下的動(dòng)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(duì)支架進(jìn)行模態(tài)分析；對(duì)實(shí)際模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)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(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)振響應(yīng)分析之前，首先要獲得風(fēng)荷載時(shí)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(shí)程樣本。根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論，基于AR（自回歸）模型，運(yùn)用MATLAB編寫風(fēng)荷載時(shí)程模擬程序，獲得拋物面的水平脈動(dòng)風(fēng)時(shí)程樣本數(shù)據(jù)，并將其換算獲得風(fēng)荷載時(shí)程曲線。 隨后在ANSYS軟件中將所得的風(fēng)荷載時(shí)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(shí)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(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，低階振型貢獻(xiàn)較大，并且其在風(fēng)荷載下的最大位移達(dá)到0.40216m；通過對(duì)應(yīng)力的分析觀察，得出：應(yīng)力隨時(shí)間會(huì)發(fā)生變化，但是最大應(yīng)力值為6.58MPa，不會(huì)超過鋼的屈服極限，在安全范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮控制位移量。 最后，對(duì)渦激振動(dòng)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(duì)最大迎風(fēng)面位置在不同速度風(fēng)場(chǎng)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：其升力系數(shù)相對(duì)較小，可以不考慮升力的影響；漩渦脫落頻率隨風(fēng)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(fēng)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(jī)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(dòng)[11]。

集系統(tǒng)（聚光器和吸收器）和太陽跟蹤機(jī)構(gòu)，太陽跟蹤機(jī)構(gòu)可以調(diào)整聚光器的拋物型反射鏡面的角度以實(shí)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(jī)構(gòu)圖圖 1.2 為 SKAL-ET 集熱器的功能原理和跟蹤機(jī)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(dá)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(gè) 12 米長(zhǎng)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(yùn)行狀態(tài)下要求能夠保持剛性以維持整個(gè)吸熱管置于聚焦的位置。SKAL-ET 集熱裝置的 12 個(gè) SCE 安裝在 12 個(gè)支撐上，一個(gè)中心驅(qū)動(dòng)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(qiáng)，以抵御強(qiáng)風(fēng)；內(nèi)部
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK513.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 鮮榮;廖海黎;李明水;;空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)計(jì)算分析[J];四川建筑科學(xué)研究;2009年05期

2 張瀟;王延榮;張小偉;裴偉;;基于多層動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的流固耦合方法研究[J];船舶工程;2009年01期

3 閆鵬;張鈞;李惠民;魏春嶺;;太陽能-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電概況及我國(guó)建設(shè)條件分析[J];電力勘測(cè)設(shè)計(jì);2011年04期

4 李立,廖錦翔;渦激振動(dòng)問題的有限元計(jì)算研究[J];工程力學(xué);2003年05期

5 徐楓;歐進(jìn)萍;肖儀清;;不同截面形狀柱體流致振動(dòng)的CFD數(shù)值模擬[J];工程力學(xué);2009年04期

6 李永樂;安偉勝;蔡憲棠;何庭國(guó);;倒梯形板桁主梁CFD簡(jiǎn)化模型及氣動(dòng)特性研究[J];工程力學(xué);2011年S1期

7 張先勇;舒杰;吳昌宏;李戩洪;;槽式太陽能熱發(fā)電中的控制技術(shù)及研究進(jìn)展[J];華東電力;2008年02期

8 姚熊亮;張阿漫;王領(lǐng);蔣榮勤;;高雷諾數(shù)時(shí)筒形桅桿在均勻流場(chǎng)中的風(fēng)載實(shí)驗(yàn)研究[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

9 袁波;應(yīng)惠清;徐佳煒;;基于線性濾波法的脈動(dòng)風(fēng)速模擬及其MATLAB程序的實(shí)現(xiàn)[J];結(jié)構(gòu)工程師;2007年04期

10 舒新玲,周岱;風(fēng)速時(shí)程AR模型及其快速實(shí)現(xiàn)[J];空間結(jié)構(gòu);2003年04期

本文編號(hào)：2702880