[發(fā)明專(zhuān)利]一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911324731.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111338386B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉柏鋒;胥蓓蕾;沙正海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D3/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D3/10;H02S40/22;H02S20/32
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明提供一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法，屬于定日鏡聚光效率評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中提出的風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法，可以解決現(xiàn)有評(píng)估方法中對(duì)風(fēng)荷載引起的結(jié)構(gòu)變形對(duì)聚光效率評(píng)估的需要，該評(píng)估方法不局限于定日鏡場(chǎng)建立后的驗(yàn)證性評(píng)估，而是可以基于當(dāng)?shù)貧庀筚Y料開(kāi)展計(jì)算進(jìn)行先驗(yàn)性評(píng)估，在建造之前進(jìn)行評(píng)估，在定日鏡場(chǎng)建造后，可以通過(guò)在定日鏡表面設(shè)置位移傳感器，獲得定日鏡在風(fēng)荷載作用下表面變形信息后，仍然可以采用本方法進(jìn)行聚光效率的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，可以為光熱發(fā)電站提供定日鏡聚光效率事先評(píng)估和事后監(jiān)測(cè)的計(jì)算依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于定日鏡聚光效率評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法。

背景技術(shù)

定日鏡結(jié)構(gòu)是一種由反光鏡、支撐鏡架、底部基座、跟蹤系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成的聚光設(shè)備，反光鏡面由背部剛性支架支撐，通過(guò)跟蹤系統(tǒng)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行軌跡并反饋給控制系統(tǒng)，最終使鏡面調(diào)整成合適的俯仰角和方位角，以確保將太陽(yáng)光線準(zhǔn)確的反射到集熱塔上的吸熱裝置上。為了將太陽(yáng)光線準(zhǔn)確的反射到集熱塔頂，定日鏡結(jié)構(gòu)在工作中俯仰角和方位角時(shí)刻在改變。

當(dāng)前部分對(duì)定日鏡在風(fēng)荷載作用下的聚光效率的研究，結(jié)果表明定日鏡在夏至日14時(shí)由風(fēng)荷載導(dǎo)致的聚光損失最大，高達(dá)10.73%。定日鏡在風(fēng)荷載下的變形采用了通過(guò)建立離散節(jié)點(diǎn)與變形鏡面曲面的聯(lián)系，采用B樣條全局曲面插值法將離散節(jié)點(diǎn)進(jìn)行曲面重構(gòu)。實(shí)際中，由于鏡面玻璃的材料屬性，定日鏡的鏡面變形并不以曲面彎曲變形為特征，而是整體剪切變形為主；其次，考慮到定日鏡面板均有若干塊小型各自獨(dú)立變形的分塊玻璃，采用整體節(jié)點(diǎn)曲面重構(gòu)來(lái)代表定日鏡變形特征并不合適。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種風(fēng)荷載作用下定日鏡聚光效率評(píng)估方法，包括如下步驟：

S1：通過(guò)太陽(yáng)在預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)相對(duì)地球的第一方位角和相對(duì)地球的高度角獲取定日鏡在預(yù)設(shè)時(shí)間的俯仰角和第二方位角；

S2：獲取預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)定日鏡的表面風(fēng)壓并將表面風(fēng)壓轉(zhuǎn)換成施加到有限元結(jié)構(gòu)的實(shí)際荷載，將實(shí)際荷載施加到有限元結(jié)構(gòu)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形計(jì)算獲取定日鏡的鏡面變形信息；

S3：根據(jù)鏡面變形信息提取分區(qū)內(nèi)的變形點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)變形點(diǎn)坐標(biāo)建立定日鏡鏡場(chǎng)空間坐標(biāo)系，在定日鏡鏡場(chǎng)空間坐標(biāo)系下通過(guò)俯仰角和方位角利用矢量關(guān)系計(jì)算出變形點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反射關(guān)線與集熱塔上的吸熱區(qū)域的關(guān)系并獲取定日鏡預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)風(fēng)載造成的聚光效率。

優(yōu)選的，步驟S1中包括：

S11：引入赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系；

S12：通過(guò)公式計(jì)算赤緯角，其中n表示一年當(dāng)中的預(yù)設(shè)日期；

S13：通過(guò)公式計(jì)算太陽(yáng)在預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)相對(duì)地球的第一方位角和通過(guò)公式計(jì)算太陽(yáng)在預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)相對(duì)地球的高度角，其中表示預(yù)設(shè)位置處地理緯度，表示時(shí)角，表示時(shí)刻。

優(yōu)選的，步驟S1中還包括：

S14：建立以吸熱塔底部為坐標(biāo)軸原點(diǎn)、吸熱塔高度方向?yàn)閆軸、定日鏡所在地平面為X-Y平面的空間坐標(biāo)系；

S15：確定吸熱塔的中心位置為空間坐標(biāo)系中的A點(diǎn)（0，0，Z_A），確定定日鏡場(chǎng)中預(yù)設(shè)定日鏡的中心為X-Y平面的P點(diǎn)(X_P,Y_P,0)，P點(diǎn)的太陽(yáng)入射光線單位矢量為和反射光線從P到A的單位矢量分別通過(guò)公式和計(jì)算；

S16：在和所表示的平面中，為鏡面法向量，、和所圍成的夾角為，則可以得到，，，，，，其中為定日鏡在預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)預(yù)設(shè)位置處鏡面法矢的俯仰角，為定日鏡在預(yù)設(shè)時(shí)間時(shí)預(yù)設(shè)位置處鏡面法矢的第二方位角。