基于Fluent太陽能板風載荷分析

摘 要：以湖面上太陽能板為研究對象，用Gambit構建出太陽能板風載荷分析的有限元模型，將模型導入fluent，設置分析類型和邊界條件之后求解，得出了太陽能板周圍空氣速度云圖和板件上的壓強云圖，根據壓強云圖分析了各板件所受載荷的特點。

關鍵詞：太陽能板；風載荷；有限元分析；fluent

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

1 研究背景

一般太陽能板置于室外空曠的場所，并且表面積較大，需要專有的設備對其支護，為了設計出強度符合要求的太陽能板支架，就需要對太陽能板件上的風載荷進行分析。

2 模型引入

選取湖面上太陽能板進行風載荷分析，如圖1所示，太陽板的長度為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，計算太陽能板在8級大風下所受的載荷，風力約為17.2m/s-20.7m/s，取最大風速20.7m/s。

3 建立有限元模型

在Gambit中建立太陽能板風載荷計算的有限元模型，將板件上下端5米、左右端10米處設為空氣流動區(qū)域。將模型的左右邊界線設成與板面垂直，并以太陽能板兩端為邊界對風力吹襲區(qū)域分割成數個矩形區(qū)域，有限元模型如圖2所示。將太陽能板的邊線設為Wall，模型上下邊界設為速度入口，右邊界線為流量出口，然后導出mesh文件。

4 Fluent 分析

打開Fluent二維求解器，導入mesh文件，檢查網格并查看網格信息，共有179600個網格單元，360340個面，180738個網格節(jié)點，設置模型材料為空氣，采用標準的K-epsilon模型進行求解，設環(huán)境壓強為101325Pa，忽略重力影響，設置速度入口為20.7m/s，進行求解，結果如圖3、圖4所示。

5 分析結果

由上圖可以得出，在初始風速為20.7m/s的作用下，模型中風速最大值達到39.6m/s，第一塊太陽能板附近風速約為15m/s，該板正面所受最大壓強約為1300Pa，板件背面最大壓強約為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維持在800Pa-1000Pa之間，第三塊板所受壓強在900Pa-1400Pa之間。

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