碟式csp钢构机架风洞模型相似设计研究

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1、密级：非密硕士学位论文中图分类号：TP273TH132碟式CSP钢构机架风洞模型相似设计研究学位类型：学术型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：马俊导师姓名及职称：彭佑多教授实践导师姓名及职称：王旻晖高工学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年5月24日碟式CSP钢构机架风洞模型相似设计研究学位类型：学术型学位学科(专业学位类别)：机械工程作者姓名：马俊作者学号：13010301017导师姓名及职称：彭佑多教授实践导师姓名及职称：王旻晖高工学院名称：机电工程学院论文提交日期：2015年5月24日学位授予单位：湖南科技大学Designandresearchof

2、similardishCSPsteelframerackmodelinwindtunnelTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)MechanicalEngineeringCandidateMaJunStudentNumber13010301017SupervisorandProfessionalTitlePengYouduo（Professor）SupervisorandProfessionalTitleWangMinhui(SeniorEngineer)SchoolSchoolofEl

3、ectromechanicalEngineeringstDateMay24,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保

4、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要碟式CSP钢构机架作为大功率碟式太阳能光热发电系统中的关键部件，具有空间结构复杂、聚光面积大、机身自重大等特点，且机架结构对于风的作用较为敏感，通过风洞模型试验反演原型结构力学特性的方法是大型复杂露天结构抗风设计的重要手段，但目前对于碟式机架模型相似问题的研究十分稀少，因此，本文基于模型相似理论，结合

5、数值仿真方法，围绕碟式机架原型与模型的相似性问题开展研究，不仅迫切而且具有重要意义。首先，根据碟式钢构机架各组成部件的结构特点及工作特性，基于相似理论分析了模型的相似准则，运用量纲分析法推导了机架静动力模型中须满足的相似参数，得到了一系列机架原型与模型的相似关系：机架几何相似设计主要通过数值风洞阻塞效应予以实现，流场相似关系则主要满足欧拉数相似而放弃雷诺数相似的条件，静动力相似关系则以刚度和质量相似为核心。其次，基于风洞试验阻塞效应理论，采用CFD（计算流体力学）仿真软件，建立了多组不同比例机架模型的风洞流域，模拟分析了阻塞比对机架结构平均风荷载特性的影响机制。结果表明：

6、阻塞效应对聚光镜迎风面和背风面的平均风压大小及分布的影响不尽相同，对背风面的影响尤为突出；机架模型的最佳阻塞比范围为2.76%~3.10%，这为机架模型几何缩尺比的选取直接提供了依据。最后，根据最佳阻塞比范围及风洞试验段空间尺寸选定了机架模型几何缩尺比例为8，并据此进行了各部件结构的参数化相似设计，基于ANSYS软件建立了机架原型与缩比机架的有限元模型，通过静动力特性数值模拟对比分析了两者在位移、应力、自振特性等参数上的相似性。结果表明：两者在位移和应力分布以及各阶阵型上基本一致，其中网架结构的基频相似误差较大，应增加模型构件的侧向抗弯刚度，整机模型与原型的相似程度明显低

7、于网架结构，但两者的相似误差范围均处于5%的可控范围内，这也可以验证本文所设计的机架模型与原型在相似关系上的准确性。关键词：碟式太阳能；风洞试验；相似理论；阻塞效应；静动力特性；模型设计IABSTRACTDishCSPrackwithsteelframeasthecriticalcomponentofhighpowerdishsolarthermalpowergenerationsystem,hasthecharacteristicsofcomplicatedspacestructure,largeconcentratedar