碟式太阳能聚光器三维定常风场风载荷系数模拟研究
发布时间：2021-08-31 16:02
现阶段,太阳能热发电系统主要包括槽式、塔式和碟式三种。对比这三种太阳能热发电系统的基本工作原理及各自优缺点,得出碟式太阳能热发电系统以其发电效率高、占地面积小、布局灵活等优势而倍受人们青睐。碟式太阳能聚光器作为碟式太阳能热发电系统中极其重要的部件之一,其性能的优劣直接影响碟式太阳能热发电系统的发电效率、稳定性、成本等方面。碟式太阳能聚光器是一种大型非流线型物体,由于其占据较大的空间尺寸和工作环境的特殊性,风载荷对其影响极大,风载荷作用不仅会造成聚光器镜面变形,甚至可能造成聚光器的结构破坏,导致整个系统发电效率大大降低。因此,为了提高碟式太阳能聚光器抗风载能力,对碟式太阳能聚光器进行风载荷研究是非常必要的。本文以25 k W碟式太阳能聚光器为研究对象,在已知参数的基础上,利用Pro/E三维软件绘制碟式太阳能聚光器仿真模型。基于雷诺数判别方法,确定本课题空气流体运动为湍流运动,再选择符合本课题研究的相关流体控制方程及湍流模型,依照数值风洞模拟方法对其开展了风载荷模拟研究。具体研究内容如下:（1）利用Pro/E三维软件绘制碟式太阳能聚光器的简化模型,借助流体分析前处理软件Gambit完成计算...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 我国太阳能资源
1.1.2 太阳能热发电技术发展概述
1.1.3 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 碟式太阳能聚光器简介
1.2.2 国内外碟式太阳能聚光器研究现状
1.2.3 国内外研究现状对本课题的启示
1.3 课题研究目标及研究主要工作
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究方法
1.3.3 主要研究内容
第2章 风载荷数值分析理论基础
2.1 结构风工程研究方法
2.1.1 现场实测方法
2.1.2 缩尺模型风洞试验方法
2.1.3 数值风洞模拟方法
2.1.4 CFD的求解过程
2.2 流体动力学控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.2.3 能量守恒方程
2.3 湍流数值模拟方法简介
2.3.1 直接数值模拟方法(DNS)
2.3.2 大涡数值模拟方法(LES)
2.3.3 雷诺平均N-S方法(RANS)
2.4 风的流动特性
2.4.1 风速的组成
2.4.2 平均风速特性
2.4.3 风载荷定义
2.4.4 碟式太阳能聚光器风载荷描述
2.4.5 空气绕碟式太阳能聚光器的流动规律
2.5 本章小结
第3章 风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究
3.1 引言
3.2 碟式太阳能聚光器模型及网格划分
3.2.1 碟式太阳能聚光器模型建立
3.2.2 计算域的确定
3.2.3 网格划分
3.3 控制方程分析及计算域边界条件设置
3.3.1 控制方程分析
3.3.2 计算域边界条件的设置
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 风载荷系数监控曲线设置
3.4.2 风载荷系数分析
3.4.3 聚光器流场特性分析
3.5 本章小结
第4章 碟式太阳能聚光器不同间隙尺寸对风载荷系数数值影响研究
4.1 引言
4.2 碟式太阳能聚光器模型及计算流体域建立
4.2.1 不同间隙尺寸碟式太阳能聚光器简化模型
4.2.2 计算流体域模型尺寸确定
4.3 网格尺寸的划分及边界条件设置
4.3.1 网格尺寸的划分
4.3.2 计算域边界条件的设置
4.4 间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响分析
4.4.1 不同高度角下间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响
4.4.2 不同方位角下间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响
4.5 间隙尺寸对流场速度的影响分析
4.6 碟式太阳能聚光器风载荷分区体型系数特性分析
4.6.1 聚光器镜面分区及体型系数计算
4.6.2 聚光器分区体型系数分布特性分析
4.6.3 各分区平均体型系数特性分析
4.7 本章小结
第5章 基于模糊灰色关联法的碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素研究
5.1 引言
5.2 模糊灰色关联分析法
5.3 碟式太阳能聚光器风载荷系数模糊灰色关联分析
5.4 碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素的权重分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间取得的成果(论文、专利、奖励)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于恒风速虚拟风洞实验的碟式太阳能聚光器风动载荷[J]. 鄂加强,王红林,刘腾,左威,张庆玲,苏秀超. 中南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[2]基于灰色关联分析的模糊支持向量机方法在径流预报中的应用研究[J]. 朱双,周建中,孟长青,肖舸,陈健国. 水力发电学报. 2015(06)
[3]浅析我国太阳能光热发电产业发展趋势[J]. 高子涵,乔婧,黄裕荣. 情报工程. 2015(02)
[4]碟式太阳能聚光器气动特性和最大风压分布仿真分析[J]. 鄂加强,苏秀超,Wenming YANG,王曙辉,刘腾,左威. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]碟式太阳能聚光器风载仿真[J]. 王曙辉,王红,余明果,龚金科,颜胜. 中南大学学报(自然科学版). 2014(12)
[6]大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析[J]. 颜健,彭佑多,龙东平,何轶,马俊,曾俊. 机械科学与技术. 2014(11)
[7]地面雷达天线罩风荷载数值模拟分析[J]. 王丽君. 低温建筑技术. 2014(10)
[8]大型碟式光热太阳能聚光器结构风荷分析[J]. 何轶,彭佑多,龙东平,颜健. 机械设计与制造. 2014(03)
[9]大型碟式太阳能聚光器三维定常风场数值仿真[J]. 颜健,彭佑多,龙东平,曾俊. 计算机仿真. 2014(01)
[10]灰色关联分析模型研究进展[J]. 刘思峰,蔡华,杨英杰,曹颖. 系统工程理论与实践. 2013(08)
硕士论文
[1]基于特征参数的珩磨油石寿命预测研究[D]. 魏丽娜.兰州理工大学 2017
[2]碟式太阳能聚光器结构分析与风载荷数值模拟[D]. 许立晓.兰州理工大学 2016
[3]大型碟式太阳能发电系统机架风载荷特性及风振响应研究[D]. 颜健.湖南科技大学 2015
[4]碟式太阳能聚光器群干扰效应数值仿真研究[D]. 王亚宾.湖南大学 2014
[5]碟式太阳能热发电系统聚光器空气动力载荷特性研究分析[D]. 王红林.湖南大学 2014
[6]碟式太阳能热发电系统流固耦合激振机理及优化研究[D]. 张庆玲.湖南大学 2014
[7]碟式太阳能聚光器恒风速下流场分析与风载特性研究[D]. 苏秀超.湖南大学 2014
[8]碟式太阳能聚光器风载的仿真研究[D]. 王红.湖南大学 2014
[9]兆瓦级碟式太阳能热发电机构可靠性仿真分析[D]. 江杰.湖南大学 2014
[10]一种大型反射面天线的有限元建模与优化设计[D]. 孔令辉.西安电子科技大学 2014
本文编号：3375187
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 我国太阳能资源
1.1.2 太阳能热发电技术发展概述
1.1.3 课题研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 碟式太阳能聚光器简介
1.2.2 国内外碟式太阳能聚光器研究现状
1.2.3 国内外研究现状对本课题的启示
1.3 课题研究目标及研究主要工作
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究方法
1.3.3 主要研究内容
第2章 风载荷数值分析理论基础
2.1 结构风工程研究方法
2.1.1 现场实测方法
2.1.2 缩尺模型风洞试验方法
2.1.3 数值风洞模拟方法
2.1.4 CFD的求解过程
2.2 流体动力学控制方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量守恒方程
2.2.3 能量守恒方程
2.3 湍流数值模拟方法简介
2.3.1 直接数值模拟方法(DNS)
2.3.2 大涡数值模拟方法(LES)
2.3.3 雷诺平均N-S方法(RANS)
2.4 风的流动特性
2.4.1 风速的组成
2.4.2 平均风速特性
2.4.3 风载荷定义
2.4.4 碟式太阳能聚光器风载荷描述
2.4.5 空气绕碟式太阳能聚光器的流动规律
2.5 本章小结
第3章 风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究
3.1 引言
3.2 碟式太阳能聚光器模型及网格划分
3.2.1 碟式太阳能聚光器模型建立
3.2.2 计算域的确定
3.2.3 网格划分
3.3 控制方程分析及计算域边界条件设置
3.3.1 控制方程分析
3.3.2 计算域边界条件的设置
3.4 仿真结果与分析
3.4.1 风载荷系数监控曲线设置
3.4.2 风载荷系数分析
3.4.3 聚光器流场特性分析
3.5 本章小结
第4章 碟式太阳能聚光器不同间隙尺寸对风载荷系数数值影响研究
4.1 引言
4.2 碟式太阳能聚光器模型及计算流体域建立
4.2.1 不同间隙尺寸碟式太阳能聚光器简化模型
4.2.2 计算流体域模型尺寸确定
4.3 网格尺寸的划分及边界条件设置
4.3.1 网格尺寸的划分
4.3.2 计算域边界条件的设置
4.4 间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响分析
4.4.1 不同高度角下间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响
4.4.2 不同方位角下间隙尺寸对聚光器风载荷系数的影响
4.5 间隙尺寸对流场速度的影响分析
4.6 碟式太阳能聚光器风载荷分区体型系数特性分析
4.6.1 聚光器镜面分区及体型系数计算
4.6.2 聚光器分区体型系数分布特性分析
4.6.3 各分区平均体型系数特性分析
4.7 本章小结
第5章 基于模糊灰色关联法的碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素研究
5.1 引言
5.2 模糊灰色关联分析法
5.3 碟式太阳能聚光器风载荷系数模糊灰色关联分析
5.4 碟式太阳能聚光器风载荷系数影响因素的权重分析
5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间取得的成果(论文、专利、奖励)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于恒风速虚拟风洞实验的碟式太阳能聚光器风动载荷[J]. 鄂加强,王红林,刘腾,左威,张庆玲,苏秀超. 中南大学学报(自然科学版). 2015(12)
[2]基于灰色关联分析的模糊支持向量机方法在径流预报中的应用研究[J]. 朱双,周建中,孟长青,肖舸,陈健国. 水力发电学报. 2015(06)
[3]浅析我国太阳能光热发电产业发展趋势[J]. 高子涵,乔婧,黄裕荣. 情报工程. 2015(02)
[4]碟式太阳能聚光器气动特性和最大风压分布仿真分析[J]. 鄂加强,苏秀超,Wenming YANG,王曙辉,刘腾,左威. 湖南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]碟式太阳能聚光器风载仿真[J]. 王曙辉,王红,余明果,龚金科,颜胜. 中南大学学报(自然科学版). 2014(12)
[6]大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析[J]. 颜健,彭佑多,龙东平,何轶,马俊,曾俊. 机械科学与技术. 2014(11)
[7]地面雷达天线罩风荷载数值模拟分析[J]. 王丽君. 低温建筑技术. 2014(10)
[8]大型碟式光热太阳能聚光器结构风荷分析[J]. 何轶,彭佑多,龙东平,颜健. 机械设计与制造. 2014(03)
[9]大型碟式太阳能聚光器三维定常风场数值仿真[J]. 颜健,彭佑多,龙东平,曾俊. 计算机仿真. 2014(01)
[10]灰色关联分析模型研究进展[J]. 刘思峰,蔡华,杨英杰,曹颖. 系统工程理论与实践. 2013(08)
硕士论文
[1]基于特征参数的珩磨油石寿命预测研究[D]. 魏丽娜.兰州理工大学 2017
[2]碟式太阳能聚光器结构分析与风载荷数值模拟[D]. 许立晓.兰州理工大学 2016
[3]大型碟式太阳能发电系统机架风载荷特性及风振响应研究[D]. 颜健.湖南科技大学 2015
[4]碟式太阳能聚光器群干扰效应数值仿真研究[D]. 王亚宾.湖南大学 2014
[5]碟式太阳能热发电系统聚光器空气动力载荷特性研究分析[D]. 王红林.湖南大学 2014
[6]碟式太阳能热发电系统流固耦合激振机理及优化研究[D]. 张庆玲.湖南大学 2014
[7]碟式太阳能聚光器恒风速下流场分析与风载特性研究[D]. 苏秀超.湖南大学 2014
[8]碟式太阳能聚光器风载的仿真研究[D]. 王红.湖南大学 2014
[9]兆瓦级碟式太阳能热发电机构可靠性仿真分析[D]. 江杰.湖南大学 2014
[10]一种大型反射面天线的有限元建模与优化设计[D]. 孔令辉.西安电子科技大学 2014
本文编号：3375187
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