【摘 要】
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太阳能电池板在近地脉动风和太阳辐射作用下的动力学特性一直是光伏发电领域的研究热点。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),以太阳能电池板为研究对象,分析太阳能电池板在近地脉
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太阳能电池板在近地脉动风和太阳辐射作用下的动力学特性一直是光伏发电领域的研究热点。本文基于绝对节点坐标法(ANCF),以太阳能电池板为研究对象,分析太阳能电池板在近地脉动风和太阳辐射作用下的动力学特性。通过以上研究,为太阳能电池板安装结构的设计提供了理论依据,同时对类似薄板的动力学问题提供一种研究方法。主要工作有:(1)基于基尔霍夫板理论,从连续介质动力学的角度出发,推导了绝对节点坐标法下矩形板单元的形函数。在此基础上,将太阳能电池板离散并进一步建立起太阳能电池板的广义质量矩阵、广义外力矩阵以及广义弹性力矩阵。最终在虚功原理的基础之上推导出太阳能电池板的非线性动力学微分方程。(2)为了研究近地脉动风频率、风向、风力和固定方式对于太阳能电池板动态特性的影响,本文基于ANCF动力学方程对太阳能电池板的固有频率及振型进行分析,并将结果与NX仿真结果进行对比验证,结果表明该动力学方程可以有效的对太阳能电池板的固有特性进行分析。通过比较近地脉动风的一般运动规律,可以表明脉动风的频率不会造成太阳能电池板的共振。根据实际情况,建立脉动风的载荷方程,分析了 0.03s内恒定脉动风和变化脉动风对于太阳能电池板瞬时响应的影响;并基于正交试验原理进行数值分析,探究了风力变化、风向变化和固定方式变化对太阳能电池板瞬时响应影响程度。结果表明脉动风的频率对太阳能电池板影响较小,固定方式对于太阳板的瞬时响应的影响最大。(3)为了研究热载荷对太阳电池板所造成的影响,基于热力学第一定律,推导出矩形板单元的热传导方程和太阳能电池板的导热、散热、热辐射的相关表达式。结合热传导方程推导了热载荷下太阳能电池板的广义热应力,从而得到系统的动力学模型,并通过太阳电池板的导热、散热、热辐射、热应变的算例求解得出太阳能电池板的温度变化以及内部应力分布。最后通过计算太阳能电池板在不同温度条件下的固有频率,得出热载荷对于太阳能电池板固有频率的影响。
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