槽式太阳能聚热器风载荷数值模拟研究

胡 摇，陈小安，吴国洋，谭惠文

(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400044)

1 引言

太阳能聚热器是太阳能聚热发电研究的一个热点。槽式太阳能聚热器被认为是最成功的太阳能热电技术，槽式太阳能聚热器包括聚热器板、支架、传动轴等构件。槽式太阳能聚热器一个支架上有四块聚热器板构件，聚热器在长度方向有较大的尺寸，故这样的流动可以认为是二维风环境钝体流动［1］。这种流场就可采用计算流体动力学的计算风工程(CWE)进行研究。

国外学者对聚热器的自动跟踪、自动控制、聚热器中所用聚热管和聚热器振动研究较多，并且做了大量仿真实验［2～4］。国内湖南大学对平板式定日镜的风载荷系数、振动时域分析、定日镜之间的缝隙进行了仿真和风洞研究。目前风载荷对槽式太阳能聚热器以及槽式聚热器缝隙之间的研究较少［5，6］。不同槽式太阳能聚热器的风载荷系数和体型系数不同，理论设计计算聚热器风载荷变得复杂，因此对具体的槽式太阳能聚热器的风载荷及阻力、升力和力矩研究很有必要。本文对聚热器在不同角度下不同风速进行研究，以及对聚热器之间缝隙对聚热器载荷影响做了研究，结果与相关文献基本一致［7，8］。

2 模型建立以及边界条件设定

2.1 数学模型的建立

来流风撞击到聚热器迎风面上时，大部分气流会沿着迎风面垂直向上下运动，而很少的气体是是通过横向和定日镜缝隙流过。为模拟气流垂直方向运动和缝隙运动，忽略横向风运动，把实际三维流场转化为二维流场计算;为模拟气流水平方向的运动，忽略竖直方向的流动，将实际三维流场简化为水平二维流场进行计算。……