采用多層次的優(yōu)化策略,提出一種碟式太陽能聚光器桁架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。首先,基于漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）建立聚光器機(jī)架的拓?fù)鋬?yōu)化模型,針對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化中的棋盤格問題給出一種過濾消除方法。其次,根據(jù)機(jī)架結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果,提出一種桁架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征線提取方法,將拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果轉(zhuǎn)換為可供截面優(yōu)化的線單元。最后,對(duì)聚光器中桁架結(jié)構(gòu)的截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化。以38 kW碟式-斯特林太陽能發(fā)電系統(tǒng)為例,面向工程制造桁架結(jié)構(gòu)開展輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明,自重下單件新型桁架和原有桁架的最大變形相同時(shí),重量減輕了34.4%,優(yōu)化策略為面向工程制造的桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了新思路。 

【文章來源】：太陽能學(xué)報(bào). 2020,41(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

38 kW碟式-斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)

38 kW太陽能發(fā)電系統(tǒng)聚光器的拋物曲面采光口半徑R=8850 mm，焦半徑f=9490 mm。大型太陽能碟式聚光器在設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)采用較大的經(jīng)驗(yàn)安全系數(shù)，其整體支撐結(jié)構(gòu)依然存在著較大的富余，因此有較大的減重空間。由于高度-方位角視日跟蹤需要避免聚光器俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)聚光器與支撐立柱發(fā)生機(jī)械干涉，聚光器下方的扇形區(qū)域內(nèi)立柱處需要開出一個(gè)30°缺角，如圖2所示。基于38 kW碟式太陽能系統(tǒng)大功率特性及碟式太陽能整機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，將在承載和傳力特性一致的基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化并建立聚光器拓?fù)鋬?yōu)化模型，本文中選定的單塊桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化初始區(qū)域如圖3所示。

根據(jù)整機(jī)的載荷傳遞分析可知[2]，碟式機(jī)架主要承受桁架自身重量，且機(jī)架結(jié)構(gòu)在90°高度角時(shí)（聚光器焦軸指向天空）承載性能不甚影響，因此在本文的研究中假設(shè)桁架只承受自身的重量且以90°高度角為典型工況對(duì)其進(jìn)行分析研究。湘潭地區(qū)常年風(fēng)壓較小，風(fēng)載荷較低，大風(fēng)情況下會(huì)停機(jī)避險(xiǎn)，因此在本文的分析中不考慮風(fēng)載荷對(duì)系統(tǒng)的影響以簡(jiǎn)化優(yōu)化模型。結(jié)合連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化的經(jīng)驗(yàn)，考慮到結(jié)構(gòu)自身特殊的30°缺角，建立碟式太陽能整體機(jī)架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型如圖4所示。圖4 碟式聚光器拓?fù)鋬?yōu)化模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3436392