塔式太阳能热发电系统定日镜风压与干扰效应研究

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1、学校代号10532学号B07011026分类号密级博士学位论文塔式太阳能热发电系统定日镜风压与干扰效应研究学位申请人姓名吴卫祥培养单位土木工程学院导师姓名及职称李正农教授学科专业结构工程研究方向结构风工程论文提交日期2015年06月04日学校代号：10532学号：B07011026密级：湖南大学博士学位论文塔式太阳能热发电系统定日镜风压与干扰效应研究国家自然科学基金资助(50978094)学位申请人姓名：吴卫祥导师姓名及职称：李正农教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年06月04日论文答辩日期：2015年06月07日答辩委员会主席：汪梦甫教

2、授WindpressureandinterferenceeffectsstudyonheliostatoftowersolarthermalpowergenerationsystembyWUWeixiangB.E.(ChengduUniversityofTechnology)1998M.S.(HunanUniversity)2005AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofDoctorofengineeringinStructuralengineeringinthe

3、GraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIZhengnongJune,2015湖南大学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Ｗ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己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。。文｜。（：曰期作者签名養互奇斗：义年月ａ曰学位论文献权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留

4、、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口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。本人授权湖南大学可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１＾１采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书。２．不保密孙六请在上相应方枢内打’’Ｖ’’（）心Ｋ作者签名；日期：年月日〇＆〇＾导师签名；曰期：月曰塔式太阳能热发电系统定日镜风压与干扰效应研究摘要塔式太阳能热发电系统是一种集中式热发电系统，其工作原理是利用多个独立跟踪太阳的定日镜，将光线聚焦到固定

5、在塔顶部的集热器上，从而将光能转化为热能，并利用热工介质发电。其中，定日镜是塔式太阳能发电系统的主要组成部分之一。在实际使用中，由于太阳方位角的变化，导致光线入射到定日镜上的角度也不断的发生变化，需实时调整镜面板的角度(包括方位角和仰角)，以确保太阳光准确投射到集热器上。另外，定日镜往往采用独立柱式结构型式，它对于风荷载具有较高的敏感性，为保证其在正常风速条件下稳定工作，以及在强风下不受破坏，针对定日镜结构的抗风研究就显得非常重要。为满足发电需求，塔式太阳能热发电站需要收集大面积的太阳光，定日镜场往往由数量众多的定日镜组成。定日镜群中的流场受到干扰，定日镜的风荷载会发生

6、较大的变化，而我国考虑群体干扰的定日镜抗风研究还不够深入。进行定日镜抗风研究，首先需要准确获知近地面风场特性、定日镜表面风荷载分布以及干扰效应，而我国目前在这些方面的研究较少，这势必阻碍我国太阳能光热事业的发展。针对上述问题，本文应用现场实测、风洞实验等方法，对塔式太阳能定日镜的风场特性参数、动力特性参数、风压分布、整体风荷载、干扰效应等方面的问题进行了深入、系统的研究。本文主要研究内容及成果如下：(1)基于现场实测，获得了较长时间的风速数据，对近地的风场特性参数进行了详细研究。结果表明：离地10m高度范围内的Uz/U10相对稳定；实测湍流度与欧、美、日等国家规范的湍流

7、度建议值较为接近，与我国规范取值差异较大；实测湍流积分尺度结果与多国规范值存在一定的差异；风速竖向相关性的衰减系数实测结果与Davenport建议的衰减系数有明显差异。基于现场实测的风特性参数的获取，为后续风洞实验的准确模拟提供了良好的前提条件。(2)通过选取典型定日镜，在镜面板支撑部分和立柱部分布设多处测点，在某一固定测点处采用力锤激励，轮流在其它测点拾振，基于最小二乘法拟合，获得了多种仰角下的定日镜的动力特性参数。此外，采用ANSYS软件，对该型定日镜进行了数值模态分析。将数值模态分析结果和现场实测结果进行比较，验证了数值模拟结果的合