太陽能跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)的數(shù)值模擬研究

太陽能跟蹤器光伏面板太陽能跟蹤器光伏面板荷載體型系數(shù)的數(shù)值模研究黃張裕 左春陽同濟(jì)學(xué)筑程系 上海 2ga摘荷對太能蹤結(jié)的穩(wěn)性及蹤大光伏支風(fēng)載算的經(jīng)公進(jìn)行紹然通過數(shù)風(fēng)洞太能化模型風(fēng)載型系進(jìn)了擬并把得的果標(biāo)準(zhǔn)分析結(jié)說明，各風(fēng)角，著伏面仰的加的°的板拋面板體系有大的異好算；使我標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行伏架計保守用量大擬析，于光的。太陽能跟器;伏板風(fēng)載體系D:ddstr.,sdlamtyhndrse.desfrsg,sDdtmsegssd,eetdhhnth;cdtenneeh=°;0dedsfVseBerdsefl.,aedrgdetsdreVsrnat.:;;;D特種結(jié)構(gòu) 特種結(jié)構(gòu) 2021年第4期中，太陽能光伏面板所受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按式 數(shù)的取值范圍是15?！?5。(由于日本所處地理(1)計算： 位置緯度低，因此在日本建造的固定式太陽能支WI=flz∥,pzWo (1) 架的仰角一般都在這個范圍之內(nèi))，能夠比擬好式中：尼為高度z處的風(fēng)振系數(shù)；以為風(fēng)荷載體 地滿足固定光伏支架設(shè)計的需求。但對于太陽型系數(shù)；∥：為風(fēng)荷載高度變化系數(shù)；14)。為根本 能跟蹤器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(仰角0一般變化范圍為風(fēng)壓，kN／m2。 0?！?50)，設(shè)計公式仍有一定的局限性，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)8．3．3中第三條，光伏面板風(fēng)荷載 其取值的準(zhǔn)確性也需要進(jìn)一步的驗證。由于我國體型系數(shù)的取值一般參考標(biāo)準(zhǔn)中表8．3．1—29單 缺少專門針對太陽能支架設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，此日本經(jīng)坡及雙坡頂蓋(a)的體型系數(shù)參考值，此表中 驗公式已經(jīng)成為我國固定光伏支架設(shè)計的主要坡度ot的取值范圍為0。～30。，而太陽能跟蹤 參考依據(jù)。器光伏面板的仰角Ot一般變化范圍為00～75。， 1．3美國相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)因此標(biāo)準(zhǔn)并不能滿足此類設(shè)計的需求。同時標(biāo)準(zhǔn) 美國建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)(MinimumDesign中體型系數(shù)隨坡度變化的取值區(qū)間大，大局部體LoadsforBllildin鏟andOtherStructures(ASCE7—10))吲型系數(shù)值只能通過插值來得到，因此其取值的準(zhǔn)中給出的可用于太陽能面板設(shè)計的風(fēng)荷載計算確性有待商榷。公式如式(5)所示：?光伏發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?(GB50797—2021)【2】p=q。GGⅣ (5)中6．8．7條提出地面和樓頂光伏支架的體型系數(shù)取1．3。這種簡化的取值方法非常保守，勢必會 式中：qh為h高度處速度風(fēng)壓；G為陣風(fēng)系數(shù)；造成支架材料的浪費。 GN為風(fēng)載體型系數(shù)(見圖1)。1．2日本相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)日本光電協(xié)會編寫的?太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與施工?p1中給出的用于計算作用于太陽能支架結(jié)構(gòu)上風(fēng)荷載的公式，如式(2)所示： 風(fēng)向?=CO=巳叫。 (2) Y=180。式中：e，為風(fēng)力系數(shù)；q為設(shè)計用速度壓，N／o； 圖1敞開式單坡屋面結(jié)構(gòu)的凈風(fēng)壓系數(shù)～為受風(fēng)面積，m2。 (ASCE中圖27．4—4)r-49．1Netpressurecocthcientsformonodopefreemoil設(shè)計用速度壓g由式(3)計算得出： (rig．27．4—4inASCE7-10)q=0．6V02E，G，J (3)式中：V。為風(fēng)速，m／s；E，為平均風(fēng)速在高度方 標(biāo)準(zhǔn)中27．3．2指出，吼可按式(6)計算：向的分布；G，為陣風(fēng)影響系數(shù)；I為用途系數(shù)， 吼=O．613K,K：tKavgI (N／m2) (6)普通的光伏系統(tǒng)取1．0。 式中：K為環(huán)境影響系數(shù)；k為地形特征系數(shù)；從理論上來說，風(fēng)力系數(shù)e，為面板上各點 K為風(fēng)向影響系數(shù)；V為風(fēng)速，rrds；I為結(jié)構(gòu)風(fēng)壓系數(shù)的加權(quán)平均值，在此處可認(rèn)為巴是面 重要性系數(shù)。板上體型系數(shù)加權(quán)的平均值。對于在地面上獨立 ASCE與我國荷載標(biāo)準(zhǔn)相比最大差異在于它安裝的太陽能光伏支架，其e，的取值范圍如下： 沒有采用10min平均風(fēng)速作為根本風(fēng)速，而是以正壓：G=0．65+0．0090 lOs陣風(fēng)作為根本風(fēng)速。兩種標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)荷載設(shè)計負(fù)壓：e，=0．71+0．0160 (4) 原理相同，用于常規(guī)外形結(jié)構(gòu)時，其計算結(jié)果相差并不大壚】。式中，0為太陽能面板仰角(15?！?≤450)。相對于我國設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，日本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一 2 三維CFD模型數(shù)值模擬步考慮了支架的用途系數(shù)，使得風(fēng)荷載的設(shè)計值 本文基于商業(yè)流體力學(xué)分析軟件FLUENTl4更符合實際情況。同時日本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中的風(fēng)力系 平臺，采用雷諾時平均法(RANS)對太陽能跟·---——102----——黃張裕等：太陽能跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)的數(shù)值模擬研究N。．4黃張裕等：太陽能跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)的數(shù)值模擬研究N。．42021蹤器面板進(jìn)行了風(fēng)場數(shù)值模擬分析?？紤]到跟蹤 格結(jié)合的形式，為了方便下一步的網(wǎng)格劃分，提系統(tǒng)太陽能面板仰角的可變性，本文分別在風(fēng)向 前在跟蹤器周邊設(shè)置左右2m、前3m、后3m、角^y為00和180。時(圖1)，以仰角0從0。 上3m的網(wǎng)格過渡加密區(qū)。到900每隔10。作為一工況進(jìn)行研究，同時附 2．3網(wǎng)格劃分加一組30。仰角下拋物面板(拋物面板是常用 為了提高數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，所有工況的網(wǎng)太陽能光熱發(fā)電跟蹤系統(tǒng)所采用面板的形式)工 格劃分分別采用全結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格形式以及加密區(qū)況作為比對參考，共20種工況，對不同風(fēng)向角 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格+延伸區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格結(jié)合的形式及仰角下的追蹤器外表風(fēng)壓分布及周邊風(fēng)場情 這兩種方案。況進(jìn)行了比照和評價。 在仰角大于等于400的工況下采用全結(jié)構(gòu)2．1計算模型 化網(wǎng)格的形式。在網(wǎng)格形式上，全計算域都是六數(shù)值模擬中太陽能跟蹤器光伏面板高 面體網(wǎng)格，且網(wǎng)格尺寸從靠近跟蹤器壁面處逐漸L=3m，寬B=4m，面板最近離地距離500mm。 向外遞增延伸。網(wǎng)格劃分情況如圖3所示。在CFD數(shù)值模擬中，在不過多影響模擬結(jié)果的情況下適當(dāng)?shù)暮喕Ｐ蛠頊p少計算量是非常必要的，因此，在計算模型中只取主要迎風(fēng)部件，即取跟蹤器面板來進(jìn)行數(shù)值模擬，忽略了跟蹤器的其他結(jié)構(gòu)部件。 a．面板壁面 b．全局2．2風(fēng)場計算域 a．planewall b．dobalview圖3400仰角下結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分Fig．3Exampleofmesh嫡bufionportion0=400在CFD數(shù)值模擬中，模型只有滿足遮擋率(物體在迎風(fēng)面上投影面積與風(fēng)洞人口面積的比仰角小于等于300時，由于結(jié)構(gòu)化平行六值)的要求，才能夠使得風(fēng)場中流體充分開展，面體網(wǎng)格偏斜率過高，會影響到數(shù)值模擬的收斂得到準(zhǔn)確的模擬結(jié)果。根據(jù)FBaetke【61等在進(jìn)行性，為了在盡量減少影響計算精度的前提下節(jié)省數(shù)值風(fēng)洞計算時所提出的物體遮擋率不大于3％模型網(wǎng)格總數(shù)同時提高收斂性，網(wǎng)格劃分采用加的要求，同時參考王鶯歌盯1對定日鏡數(shù)值分析密區(qū)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格+延伸區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合研究中的計算域的選取，經(jīng)過大量試算，取分析的形式。在網(wǎng)格形式上，靠近跟蹤器的加密區(qū)采風(fēng)場計算域尺寸為24mX60m×30m，如圖2所用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，主要由四面體網(wǎng)格構(gòu)成以適應(yīng)復(fù)示為仰角下面板的風(fēng)場計算域，遮擋率為：雜邊界情況，在適當(dāng)?shù)奈恢每砂骟w、錐形A≈2生：1．6％ 和楔形網(wǎng)格單元，在外部延伸區(qū)域那么采用較為24x30 稀疏的結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分情況如圖4可見，遮擋率滿足要求。在其他工況下，遮 所示。擋率也均滿足要求。訇．?！?，l，La．面板壁面 b．全局a．planewall b．OobMview圖2300仰角下太陽能跟黥器面板風(fēng)荷裁 圖4300仰角下非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分體形系數(shù)研究計算城 磁4Exampleofmeshdim-ibufionportion0--300Fig．2C0mpu謝∞aldomainof血ew砌矗印ecoe伍den譙 結(jié)構(gòu)外表網(wǎng)格尺寸由壁面函數(shù)Y+(修改網(wǎng)sm,ty鋤)undmePVplane0f鰣越tracker牡pcI婦0--30*格尺寸使Y+值在30—150范圍之內(nèi)，否那么網(wǎng)格對于加密區(qū)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格+延伸區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng) 尺寸將難以滿足計算精度要求)、雷諾數(shù)Re和----——103---——特種結(jié)構(gòu) 特種結(jié)構(gòu) 2021年第4期湍流積分尺度L確定。網(wǎng)格總數(shù)量保證在200 k=1．512擴(kuò)萬左右，滿足壁面函數(shù)精度要求。 s=c：75k“5／l (10)2．4邊界條件與湍流特性 l=0．07L=0．21首先定義各分界面屬性。風(fēng)場進(jìn)口采用速度 代人各相應(yīng)數(shù)據(jù)，得到面板最高點處兩參數(shù)進(jìn)流邊界條件，計算風(fēng)壓體型系數(shù)無需引入風(fēng)剖 的數(shù)值：面，按均勻人流即可換算。相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速按上海 k：1．5x0．232×272：57．85地區(qū)50年一遇根本風(fēng)壓O．55kPa換算，按式(7)占：0．9075×57．8515／0．1=344．3計算根本風(fēng)速，即：考慮到標(biāo)準(zhǔn)的k—s模型不適于鈍體繞流，湍Un=41600we=30m／s (7) 流模型采用RNGk一￡模型。為提高計算精度同由于模型低于5m且模擬環(huán)境地形平坦，依 時降低一階迎風(fēng)格式產(chǎn)生的數(shù)值擴(kuò)散誤差，流場據(jù)日本標(biāo)準(zhǔn)陋1中的Ⅱ類地貌(對應(yīng)我國標(biāo)準(zhǔn)B類) 動量、湍流動能、湍流耗散率的離散格式均采用中的規(guī)定查表1，并按式(8)計算，可得進(jìn)口速度： 二階迎風(fēng)格式，為節(jié)省計算時間，壓力一速度u(z)=U01．7(乙／乙)〞=27m／S (8) 耦合方程的解法采用SIMPLE算法，其余參數(shù)保表1日本建筑學(xué)會荷載標(biāo)準(zhǔn)中高度影響系數(shù)的參數(shù)取值持默認(rèn)，迭代2000次左右殘差收斂。Tab．1ParametersdeterminingE，inload CPspecificationoftheAIJ畦地面粗糙度類別參數(shù)I Ⅱ Ⅲ Ⅳ V乙 5 5 10 20 30ZG 250 350 450 550 650a．前面口 O．1 0．15 O．2 O．2 0．35 a．frontview表中：乙、ZG、a分別為確定高度影響系數(shù)E的參數(shù)。 CP為提高數(shù)值分析的收斂性，風(fēng)場出口采用數(shù)關(guān)系不大，因此在風(fēng)場入口處減小風(fēng)速以減小 E壓力出口。同時根據(jù)A．Pfahl等喁1的風(fēng)洞試驗研究，對于平板擾流所測得的風(fēng)壓系數(shù)與風(fēng)場雷諾雷諾數(shù)，把雷諾數(shù)控制在低雷諾數(shù)狀態(tài)，使湍流b．反面模型更適用于數(shù)值模擬，從而提高數(shù)值風(fēng)洞分析 b．backview的準(zhǔn)確性。面板外表和地面采用無滑移的壁面條圖530。仰角及180。風(fēng)向角下光伏面板風(fēng)壓系數(shù)分布件，近壁面采用壁面函數(shù)處理。出流面采用完全Fig．5WindpressurecoefficientsdistributionPVplane開展的出流邊界條件，各個物理量沿流向不發(fā)生 pitchangle=30*andazimuthalangle=180。變化。風(fēng)場的頂部和側(cè)面均采用對稱邊界條件。3計算結(jié)果及比照建議同樣根據(jù)日本標(biāo)準(zhǔn)，湍流強(qiáng)度是地面粗糙度 3．1風(fēng)壓分布情況類別和高度z的函數(shù)，由于面板高度Z<Z。，可 各工況下進(jìn)行數(shù)值迭代后，可在后處理器按式(9)計算湍流強(qiáng)度。 中查看各工況下的風(fēng)壓系數(shù)分布輪廓圖。其中，，(z)=0．1(z6／z。)“4=o．23 (9) 30。仰角及00風(fēng)向角下光伏面板以及拋物面板來流的湍流特性可以通過直接給出湍流動 的風(fēng)壓系數(shù)分布情況如圖5、圖6所示。能k和湍流耗散率s的方式給定，參照經(jīng)驗公式 3．2CFD模擬體型系數(shù)提取(10)。特征長度取板高L=3m。 CFD模擬中得到的風(fēng)壓系數(shù)除以風(fēng)壓高度一104一N。．42021N。．42021黃張裕等：太陽能跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)的數(shù)值模擬研究變化系數(shù)即可得到體型系數(shù)，由于荷載標(biāo)準(zhǔn)中擬及實測，但其只適用于仰角等于0。的單軸跟規(guī)定低于10m的B類地貌高度系數(shù)均為1．0，故蹤器，對于雙軸跟蹤器，其體型系數(shù)需要根據(jù)仰CFD模擬中得到的風(fēng)壓系數(shù)即為體型系數(shù)。角和風(fēng)向角的同時變化進(jìn)行CFD模擬或風(fēng)洞試依據(jù)CFD數(shù)值風(fēng)洞模擬結(jié)果，對所得到光 驗得到。伏面板外表不同部位的風(fēng)壓系數(shù)按面積加權(quán)平 表2各仰角下光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)CFD模擬結(jié)果均得到各工況下面板的體型系數(shù)，如表2、圖7Tab．2WindshapecoefficientaroundPVplaneat所示。其中90。平板的體型系數(shù)值與ASCE7—10 differentpitchanglesimulatedbyCFD中圖29．4一l中同工況下廣告牌風(fēng)壓系數(shù)值一致，光伏面板CFD模擬體型CFD模擬體型兩風(fēng)向角下體系數(shù)均值 系數(shù)均值 型系數(shù)絕對值因此可認(rèn)為光伏面板模型在CFD中進(jìn)行體型系仰角及類型(1=180。)(1=O。)差(％)數(shù)的數(shù)值模擬是可行的。 0。平板-0．01 -0．Ol 0lO。平板 O．61 -0．61 020。平板 O．82 —1．08 32．66300平板 0．91 —1．21 32．61j●O 4JDo平板 1．05 一1．31 24．7500 50。平板 1．2l —1．42 17_36O 60。平板 1．35 —1．49 10．2O700平板 1．45 —1．52 4．9800平板 1．53 —1．54 0．71[]—瞳—■■■●■■■●O●●●∞他跎跎埔加∞∞加∞ 900平板 1．55 一1．55 0300拋物面 1．09 —1．01 7．34a．前面 注：+為垂直面板向下(風(fēng)壓)，一為垂直面板向上(風(fēng)吸)。a．frontview00735232152060004080b．反面 仰絢0(。)b．backview圖6300仰角及oo風(fēng)向角下拋物面板風(fēng)壓系數(shù)分布 圖7CFD模擬結(jié)果中的體型系數(shù)fi-omCFD$ilnul撕onresultF培6Windpressurecoelilcientsdimibutionparabolic Rg．7Shapecoefficients鏟inphnepitchang丑e=300azimuthalangle=00 3．3CFD模擬體型系數(shù)與各標(biāo)準(zhǔn)的比照從表2和圖7中可以看到，隨著面板仰角的 把CFD模擬得到的體型系數(shù)值與各國規(guī)增加，其體型系數(shù)的均值在不斷增大，但并非線 范中的體型系數(shù)值在圖8中進(jìn)行比照。其中性。同時相同仰角下，風(fēng)向角1=00時的體型系 ASCE7—10對于脈動風(fēng)給出的是體型系數(shù)的上下數(shù)值要大于1=180。時的值，且在20?！?0。之 限值，規(guī)定體型系數(shù)應(yīng)當(dāng)在此范圍之內(nèi)。間相差最大。 從圖8可以看到，我國荷載標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ中在風(fēng)從表2可知，仰角同為30。的平板與拋物 向角1=0。與^y=1800下的體型系數(shù)取值相面板的體型系數(shù)有較大的差異，風(fēng)向角1=oo 同，這就導(dǎo)致了相對于CFD模擬結(jié)果，在風(fēng)向時拋物面板的體型系數(shù)值要小于1=180。時的 角1=1800時，荷載標(biāo)準(zhǔn)中的體型系數(shù)取值明值，這與平板體型系數(shù)在各風(fēng)向角下的趨勢相反。 顯偏大，而在風(fēng)向角叮=oo時，其值略偏小，G．M．Giannuzzi[91等和BoGong：101等對仰角等于 考慮到面板自重等因素，參考此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行光伏支0。的拋物面板跟蹤器的體型系數(shù)進(jìn)行過數(shù)值模 架設(shè)計，結(jié)構(gòu)用鋼量會偏大。一105一特種結(jié)構(gòu) 特種結(jié)構(gòu) 2021年第4期2．5 p間內(nèi)的取值公式最適合用于我國現(xiàn)階段光伏面2．O ∥■，7一 板風(fēng)荷載設(shè)計。對于仰角為00～150的光伏面1．5 形‘／ ‘—，〞 板，體型系數(shù)可取仰角為150時的值。對于大于—一l一一，一黎1．0450的光伏面板體型系數(shù)可按CFD模擬結(jié)果進(jìn)垛 —荔；_，“裁0．5 I舀本規(guī){ 行取值，未模擬到的仰角工況可通過插值得到。肇o．04 —L二j自I：a±ⅢMf} ---4．k-差璺塑i 跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)取值總結(jié)歸納一O．5 ，TIdⅨi--I-；CFD模捌 如表3所示。另外，由于日本經(jīng)驗公式的完整性一1．O0 15 30 45 60 75 及針對性，在計算太陽支架結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計值時仰角o(。)推薦采用式(2)。a．1=180。-2．5表3光伏面板風(fēng)壓體型系數(shù)取值，么y Tab．3WindshapecoefficientforPVpanel—2。O套～0 協(xié)。1．5 光伏面板仰正壓(1=180。) 負(fù)壓(1=0。)豢一1．0 角o(o)r螓 ，彩 O～15 0．755 -0．95耐一0．5 +翻本規(guī)§ 15-45 C：=O．65+0．0090 Q=一(0．71+0．0160)基oO幺 A50 1．21 -1．42} ～·一美圖規(guī)iB 60 1．35 -1．4905 ‘ —薹_cFD模擬 70 1．45 -1．52l，0 80 1．53 -1．5430 仰角0(。) 90 1．55 —1．55b．吖=0。 注：其他仰角下體型系數(shù)取值可插值得到。圖8CFD攢凇及各國標(biāo)準(zhǔn)中的體型系數(shù)盹8sloecoemciems伊infi-omCFDmulg垃onand 3．4影響體型系數(shù)的因素specificationfromdj伍舭tcounties影響體型系數(shù)的因素有很多，如：長寬比在除了我國標(biāo)準(zhǔn)外，其他兩種標(biāo)準(zhǔn)都考慮到0．5。3．0之間變化時，長寬比越大體型系數(shù)越風(fēng)向角Y=00與1=1800時體型系數(shù)的區(qū)別，美小嘲；光伏面板長度上有一定的問隙率‘121可以國標(biāo)準(zhǔn)(美國標(biāo)準(zhǔn)A和B為美國標(biāo)準(zhǔn)在相同仰角下所給出的體型系數(shù)的取值區(qū)間)在風(fēng)向角 減小體型系數(shù)的值，尤其是在風(fēng)向角1=1800工況下，效果更明顯；商業(yè)太陽能電站中，由于1=180。的體型系數(shù)值要大于風(fēng)向角^y=0。的值，這與日本經(jīng)驗公式以及CFD模擬結(jié)果相反， 光伏面板是群體出現(xiàn)的，多數(shù)面板的迎風(fēng)面前方有遮擋物，這會使被遮擋的面板的體型系數(shù)大大且日本經(jīng)驗公式與美國標(biāo)準(zhǔn)在相同仰角和風(fēng)向減小等等。角下體型系數(shù)取值相差甚遠(yuǎn)，這是因為ASCE7—另外，可以在設(shè)計上采用一些行之有效的方10中給出的是離地高度比擬高的敞開式單坡屋法來減小光伏面板迎風(fēng)面上的風(fēng)壓，比方通過在面結(jié)構(gòu)的凈風(fēng)壓系數(shù)，而在日本經(jīng)驗公式中所涉迎風(fēng)邊緣增加?xùn)艡谛螕醢濉緇加來減小光伏面板的表及的是離地高度較低的太陽能固定光伏面板，兩面風(fēng)壓，從而到達(dá)減小體型系數(shù)的目的。相信類者還是有一定的區(qū)別的。另外，宮博nu在測定似的方法將會在以后的研究工作中得以表達(dá)。太陽能定目鏡結(jié)構(gòu)體型系數(shù)的風(fēng)洞試驗中也得到了與日本經(jīng)驗公式相類似的結(jié)果。因此，可以 4 結(jié)論認(rèn)為ASCE7—10中給出的體型系數(shù)并不適用于現(xiàn) 本文通過CFD數(shù)值風(fēng)洞模擬對太陽能跟蹤有太陽能面板的風(fēng)荷載設(shè)計計算。 器光伏面板的風(fēng)荷載體型系數(shù)進(jìn)行了研究，并把從數(shù)值比照上看，CFD模擬結(jié)果在 所得到的結(jié)果與相應(yīng)的各國標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗公式進(jìn)15?！?5。之間較線性，且與日本經(jīng)驗公式吻合 行了比照，得出以下結(jié)論。較好。而在其他仰角情況下，日本經(jīng)驗公式與 1．在風(fēng)向角1=00及^y=180。下，隨著光CFD模擬結(jié)果相差較大。根據(jù)以上分析比照， 伏面板仰角的增加，其體型系數(shù)的均值會不斷增認(rèn)為日本經(jīng)驗公式中的體型系數(shù)在150～45。區(qū) 大，但并非線性。·--———106---——No．4No．42021 黃張裕等：太陽能跟蹤器光伏面板風(fēng)荷載體型系數(shù)的數(shù)值模擬研究2．仰角同為30。的拋物面板與平板的體型 Buildings[S]，2004【6】FBaetke，HWerner，HWengle．Numericalsimulationof系數(shù)有較大的差異，對于雙軸跟蹤器，拋物面板turbulentflowsurface-mountedobstacleswithsharpedges體型系數(shù)需要根據(jù)仰角和風(fēng)向角的同時變化進(jìn)行 andcornerslJl．JournalofWindEngineeringand[ndustrialCFD模擬或風(fēng)洞試驗得到。 Aerodynamics，1990，35：129-147[7】王鶯歌．塔式太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性及風(fēng)致響應(yīng)研究3．美國ASCE7—10標(biāo)準(zhǔn)中敞開式單坡屋面結(jié) 【D】．湖南大學(xué)，2021構(gòu)不能很好地適用于光伏面板風(fēng)荷載計算，如果 WangYin—ge．Researchwindload’Scharacteristics&windinducedresponseofsolarpowerheliostatID]．HunanUniversity,進(jìn)行涉外工程要求使用美國標(biāo)準(zhǔn)時，需要注意其 2021與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的差異，并進(jìn)行相應(yīng)的換算。 『81A．Pfalll，M．Buselmeier，M．Zaschke．WindLoadsheliostatsandphotovoltaictrackersofvariousaspectratios[J]．SolarEnergy，201l，4．使用我國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行光伏支架設(shè)計偏保守， 85：2185—2201使得用鋼量偏大。CFD模擬結(jié)果在15?！?5。區(qū) 【9】G．M．Giannuzzi，C．E．Majorana，A．Miliozzi．Structuraldesigncriteriaforsteelcomponentsofparabolic—troughsolar間內(nèi)與日本經(jīng)驗公式吻合較好。相同仰角下平 concentrators[J]．JournalofSolarEnergyEngineering，2007，129：板，風(fēng)荷載所產(chǎn)生的風(fēng)吸值要大于風(fēng)壓值。為了 382-390【i0]BoGong，ZhifengWang,ZhengnongLi，eta1．Fieldmeasurements保證設(shè)計的經(jīng)濟(jì)陛，建議在計算時參考日本經(jīng)驗 of windcharacteristicsandwindloadsofboundarylayer parabolic公式，同時，各仰角下的體型系數(shù)取值可參考表3。 troughsolarcollector叨．SolarEnergy，2021，86：1880—1890【11】宮博，李正農(nóng)，王鶯歌等．太陽能定日鏡結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)洞試驗研究【J】．湖南大學(xué)學(xué)抿自然科學(xué)版，2021，35(9l參考文獻(xiàn)6—9[1】1中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn) GongBo，LiZheng-nong,Wangyin-ge．Windtunnelthewind(GB50009—2021)【S】．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021 loadshapecoefficientofheliostat．JournalofHananUniversity(natural【2】中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部．光伏發(fā)電站設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) sciences)叨．2021，35(9)：6—9(GB50797—2021)【s】．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021 [12]SwagatMohapatra．Windtunnelinvestigationofwindload【3】3[日】太陽光發(fā)電協(xié)會編，寧亞東．太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè) groundmountedphotovoltaictracker[D]．ColoradoStateUniversity，計與施工[M】．北京：科學(xué)出版社，2021 2021f4