[發明專利]一種基于CFD的光伏陣列風荷載預測方法

在審

• 申請號: 201410446625.0
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104200102A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 黃小東;張超;牛斌;姜濤;梁寶建;侯巍;胡淑晶
• 申請（專利權）人: 中國建筑設計咨詢有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 周義剛

1.一種基于CFD的光伏陣列風荷載預測方法，包括如下步驟：

1)生成脈動風速時程信號；

2)根據光伏陣列區域建立幾何模型；

3)給定所建立幾何模型的空氣參數、初值條件和邊界條件；

4)根據氣體流動方程建立理論模型；

5)對所建立幾何模型進行網格劃分，將區域內空氣參數，初值和邊界條件代入理論模型中，通過數值模擬方法得到流場計算結果；

6)根據計算結果確定光伏陣列各排風荷載大小及風荷載變化主頻范圍，指導光伏支撐結構的設計。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1)采用脈動風速功率譜密度函數生成脈動風速時程。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：優選的，所述基于脈動風速功率譜密度函數生成的脈動風速時程信號利用高斯隨機過程方法編制數值計算程序計算求得。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述幾何模型為光伏陣列以及光伏陣列所在風場區域內的整個流場域。

5.根據權利要求1所述的方法，所述空氣參數指光伏陣列所在區域內的平均風速、Re數、壓強和溫度。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：初值條件為區域內初始風速、空氣壓強和溫度。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述邊界條件和所述幾何模型相關，光伏板及地面為剛性無滑移壁面邊界，流體域內含入口、出口及自由邊界。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述理論模型采用N-S方程模型、雷諾平均模型或者大渦模擬模型。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述數值模擬方法采用有限差分法、有限體積法或者有限元法。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟6)中根據計算結果確定光伏陣列各排風荷載大小及風荷載變化主頻范圍，包括如下步驟：

6.1)將流場計算得出的壁面壓力值進行面積分，得到垂直壁面方向的總凈力F_N(t)，F_N(t)即為光伏陣列風荷載大小，其隨時間變化；

6.2)以參考動壓為基準做歸一化處理，將F_N(t)做如下變換：式中，C_FN為凈力系數，是衡量光伏陣列風荷載大小的無量綱數，ρ_a為空氣密度，為區域內平均風速，B、L分別為光伏板的寬度和長度；

6.3)對C_FN(t)進行譜分析，得到凈力系數功率譜密度，并以此確定光伏陣列風荷載變化的主頻范圍。