[发明专利]一种瞬态风荷载作用下的光伏大棚空气动力学计算方法

说明书

一种瞬态风荷载作用下的光伏大棚空气动力学计算方法，涉及一种光伏技术领域，包含如下步骤：通过三维建模CAD软件建立光伏逆变器的三维几何模型，然后导入到网格划分软件中；对外边界附近进行划分边界层网格，并设置相应的边界条件名称；根据模型和边界条件设置相对应的边界参数；加载风荷载；设置相应的监测条件；设定求解步数并进行求解计算；后处理分析；根据分析结果优化几何模型。本发明解决了不同的地理位置区域下对光伏大棚内结构参数要求变化较大的问题；可以不通过实验方法就能改得到准确而直观的光伏大棚内的受力和风压分布；在设计阶段就规避可能会存在的一些设计缺陷，对光伏大棚的设计进行数据支撑，优化结构设计。

技术领域

本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种瞬态风荷载作用下的光伏大棚空气动力学计算方法。

背景技术

近年来光伏大棚的发展日渐迅猛，各种不同的棚型也层出不穷，光伏大棚在越来越多的区域进行应用。光伏大棚种类越来越多，其周围环境的变化也是千差万别，对于不同的地理环境对于光伏大棚的性能参数要求也不尽相同。如在多风的区域则对光伏大棚各个位置的抗风性能要求更高。随着仿真分析手段的不断强大，通过仿真分析来确定光伏组件的安装以及光伏拱架和大棚结构形状等参数不仅提供了相关的理论依据，同时大大节约了人力成本和时间成本，准确度高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种瞬态风荷载作用下的光伏大棚空气动力学计算方法，通过数学建模和计算机辅助计算的方式对光伏大棚在瞬态风荷载的作用下包括光伏组件以及光伏支架和大棚的受力分析计算。此方法能够对光伏组件以及光伏支架和大棚的受力进行瞬态分析，可以计算在风载作用下受力的时程响应曲线，能够更加准确的反应出受力情况。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含如下步骤：

（1）通过三维建模CAD软件建立光伏大棚的三维几何模型，

（2）确定并建立求解域；

（3）定义材料属性，结构件定义为solid，空气域定义为fluid；

（4）将模型导入到网格划分软件中；

（5）对光伏大棚外边界进行划分边界层网格，第一层网格高度y+值为1，并设置相应的边界条件名称；

（6）根据模型和边界条件设置相对应的边界参数；

（7）加载风荷载；

（8）设置相应的监测条件；

（9）设定求解步数并进行求解计算；

（10）后处理分析；

（11）根据分析结果优化几何模型。

在步骤（1）中，所述三维几何模型包络光伏组件，拱架以及大棚结构模型，所述求解模型为湍流模型，采用的湍流模型是 realizable k-e 模型，选择全浮力影响计算浮力对流动的影响，求解算法采用SIMPLE算法，各子项之间的离散格式采用如下离散格式：梯度的离散采用的是基于节点的格林高斯算法，压力的离散采用PRESTO!算法，湍流项中湍动能和湍流耗散率均采用二阶迎风格式。

在步骤（5）中所述网格划分采用结构化六面体进行划分。

在步骤（8）中，所述监测条件为光伏组件的受力，拱架的受力以及大棚表面的风压分布。

在步骤（10）中，后处理分析包括对监测值进行分析梳理，得到力和压力的分布。

在步骤（11）中，所述模型的优化参数包括光伏组件的角度，光伏大棚形状。

采用上述技术方案后，本发明有益效果为：