基于有限元分析的光伏轻钢棚强度及流场温度场研究

发布时间：2020-07-29 14:34

【摘要】：光伏农业大棚将光伏发电组件与农业大棚进行结合,棚上发电、棚下种植。因结构复杂,要在全国推广,在设计时需考虑支架抗风雪性能,以及棚内的流场和温度场,为解决上述问题,本论文通过有限元模拟方法,检验光伏轻钢联排棚的设计是否合理,棚内的环境是否适合农作物生长,具体研究内容及结论如下:使用有限元法研究光伏矩阵承受风荷载、雪荷载以及恒载荷下各个部件的受力及变形情况,确保整体结构的安全。研究发现,在八级风(20.7m/s)下,支架的整体结构强度较安全,局部区域存在应力集中的现象;在三十年一遇大雪(雪荷载0.19 kN/m2)条件下,支架的整体结构强度安全。利用有限元法对光伏农业大棚钢结构进行动力学分析,研究了光伏轻钢棚结构在脉动风工况下的抗风性能。研究发现,脉动风作用下轻钢棚结构变形量为静态下的1.33倍,应力为1.15倍。在10～11级风速条件下该结构存在强度不足的问题,檩条和光伏支架存在断裂的可能。利用有限元法研究棚内建筑对流场分布的影响,模拟棚内温度分布及变化,并与实际测试结果比对,该模拟结果较好地反映出大棚内部的温度分布以及温度变化,能有效指导风机的安装位置、安装角度和开启时间以及顶部排气窗的开口位置,为棚内的农作物种植提供参考依据,保证光伏系统安全稳定。通过此次研究,验证了新产品——光伏轻钢联排棚在八级风下是安全的,通过风机的降温可以满足室内植物的生长需求。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S625.1
【图文】：

农业项目,光伏,江苏

光伏农业这种新模式得到快速发展逡逑图１－１江苏光伏农业项目逦图１－２保定英利光伏牧业项目逡逑国内绝大部分的光伏农（牧）业项目采用组件加高，在组件支撑立柱的间隙进逡逑行适合当地的农作物种植，如图１－１、１－２所示，这些项目首先考虑光伏发电系统的逡逑收益，然后适度的保证农业的生产，并没有从根本上改变当地农村的种植方式、种逡逑植作物、劳作习惯，农民只是得到土地的租金，增收有限。逡逑昌盛日电己与中国农业科学院、中国农业大学、以色列国家农业研宄院、荷兰逡逑国家农学院等数十家国内外高校、科研机构、科研院所合作，研发具有高适应性、逡逑高附加值的农作物种植品种与培植技术，与山东大学、浙江大学、天津大学、河北逡逑大学开展合作，研发出３０多种光伏农业大棚，如图１－３至１－６所示，可以根据不同逡逑区域的气候特点、不同作物（畜牧、渔业）对光照和温度的不同需求

光伏,牧业,保定

我国的众多光伏生产企业投建了许多光伏农业示范项目，并通过了各级主管部逡逑门的验收，光伏农业这种新模式得到快速发展逡逑图１－１江苏光伏农业项目逦图１－２保定英利光伏牧业项目逡逑国内绝大部分的光伏农（牧）业项目采用组件加高，在组件支撑立柱的间隙进逡逑行适合当地的农作物种植，如图１－１、１－２所示，这些项目首先考虑光伏发电系统的逡逑收益，然后适度的保证农业的生产，并没有从根本上改变当地农村的种植方式、种逡逑植作物、劳作习惯，农民只是得到土地的租金，增收有限。逡逑昌盛日电己与中国农业科学院、中国农业大学、以色列国家农业研宄院、荷兰逡逑国家农学院等数十家国内外高校、科研机构、科研院所合作，研发具有高适应性、逡逑高附加值的农作物种植品种与培植技术，与山东大学、浙江大学、天津大学、河北逡逑大学开展合作，研发出３０多种光伏农业大棚，如图１－３至１－６所示，可以根据不同逡逑区域的气候特点、不同作物（畜牧、渔业）对光照和温度的不同需求

第１章绪论逡逑ｌＭ邋＿逡逑图１－３昌盛日电春秋棚逦图１－４昌盛日电冬暖棚逡逑＿＿邋蠢＇邋Ｉ逡逑图１－５昌盛日电蘑菇棚逦图１－６昌盛日电玻璃温室逡逑国内的光伏农业模式虽然出现的比较晚，不过发展迅速，国内学者专家在光伏逡逑农业大棚方面做了大量的研究工作，各个企业对于光伏与农业的结合方式也做了很逡逑多的探索，建设了众多的实际项目，起到了很好的引领作用。逡逑黄勇等分析发现已有农业温室大棚的电力供应成本高，可以将光伏发电系统和逡逑农业温室大棚进行技术拼接和结构改进，二者进行有机结合，对系统的多种组成形逡逑式、系统结合方式、温室系统应用光伏组件的结构特点进行了分析研宄。根据农作逡逑物对太阳能光谱的需求，分析各安装地风荷载和雪荷载对不碰形式大棚的影响，进逡逑行光伏组件及农业大棚的设计选型［３５］。逡逑杨月梅等分析了光伏农业大棚支架的选材特点，太阳能光电池板对太阳辐照的逡逑要求

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