摘 要：以湖面上太陽(yáng)能板為研究對(duì)象，用Gambit構(gòu)建出太陽(yáng)能板風(fēng)載荷分析的有限元模型，將模型導(dǎo)入fluent，設(shè)置分析類型和邊界條件之后求解，得出了太陽(yáng)能板周圍空氣速度云圖和板件上的壓強(qiáng)云圖，根據(jù)壓強(qiáng)云圖分析了各板件所受載荷的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能板；風(fēng)載荷；有限元分析；fluent

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.073

1 研究背景

一般太陽(yáng)能板置于室外空曠的場(chǎng)所，并且表面積較大，需要專有的設(shè)備對(duì)其支護(hù)，為了設(shè)計(jì)出強(qiáng)度符合要求的太陽(yáng)能板支架，就需要對(duì)太陽(yáng)能板件上的風(fēng)載荷進(jìn)行分析。

2 模型引入

選取湖面上太陽(yáng)能板進(jìn)行風(fēng)載荷分析，如圖1所示，太陽(yáng)板的長(zhǎng)度為2米，板與板之間的間距為0.5米，板面與湖面的傾角為24度，計(jì)算太陽(yáng)能板在8級(jí)大風(fēng)下所受的載荷，風(fēng)力約為17.2m/s-20.7m/s，取最大風(fēng)速20.7m/s。

3 建立有限元模型

在Gambit中建立太陽(yáng)能板風(fēng)載荷計(jì)算的有限元模型，將板件上下端5米、左右端10米處設(shè)為空氣流動(dòng)區(qū)域。將模型的左右邊界線設(shè)成與板面垂直，并以太陽(yáng)能板兩端為邊界對(duì)風(fēng)力吹襲區(qū)域分割成數(shù)個(gè)矩形區(qū)域，有限元模型如圖2所示。將太陽(yáng)能板的邊線設(shè)為Wall，模型上下邊界設(shè)為速度入口，右邊界線為流量出口，然后導(dǎo)出mesh文件。

4 Fluent 分析

打開Fluent二維求解器，導(dǎo)入mesh文件，檢查網(wǎng)格并查看網(wǎng)格信息，共有179600個(gè)網(wǎng)格單元，360340個(gè)面，180738個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，設(shè)置模型材料為空氣，采用標(biāo)準(zhǔn)的K-epsilon模型進(jìn)行求解，設(shè)環(huán)境壓強(qiáng)為101325Pa，忽略重力影響，設(shè)置速度入口為20.7m/s，進(jìn)行求解，結(jié)果如圖3、圖4所示。

5 分析結(jié)果

由上圖可以得出，在初始風(fēng)速為20.7m/s的作用下，模型中風(fēng)速最大值達(dá)到39.6m/s，第一塊太陽(yáng)能板附近風(fēng)速約為15m/s，該板正面所受最大壓強(qiáng)約為1300Pa，板件背面最大壓強(qiáng)約為900Pa，出現(xiàn)在板的上邊緣區(qū)域。中間板正面與背面所受壓強(qiáng)維持在800Pa-1000Pa之間，第三塊板所受壓強(qiáng)在900Pa-1400Pa之間。

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作者簡(jiǎn)介：陳凱旋（1992-），安徽蚌埠人，在讀碩士研究生，研究方向：機(jī)械工程專業(yè)。