مدلسازی سه بعدی جریان حول کلکتور برای تعیین ضرایب آیرودینامیکی و بار دینامیک سازه

Abstract

در میان روش های تولید برق به کمک انرژی خورشیدی، مزرعه خورشیدی با آینه های سهموی شکل دارای هزینه رقابتی با نیروگاه های دیگر می باشد. یکی از اساسی ترین بخش های طراحی این نیروگاه ها، بخش سازه کلکتورهای سهموی می باشد. در این سازه ها نیروی باد مهمترین موضوع در بحث طراحی می باشد. در این مقاله نحوه تعیین نیروی باد و عوامل موثر بر میزان نیروی پسا تشریح شده است. برای محاسبه نیروی باد از روش دینامیک سیالات محاسباتی کمک گرفته شده است. در نهایت به کمک ضرایب آیرودینامیکی تحلیل تنش وارده بر کلکتور خورشیدی محاسبه شده و سازه کلکتور در برابر این باد بررسی می شود. برای مدلسازی از هندسه سه بعدی استفاده شده این موضوع باعث می شود که اثر لبه و شیارها دقیق تر مدل گردد و پروفیل فشار در کل آینه و ممان وارده بر سازه قابل محاسبه باشد. درنهایت محاسبات تنش انجام پذیرفته است. جریانهای مورد بررسی برای سرعت های 5 ، 10 و 20 متر بر ثانیه معادل رینولدز 1 الی 4 میلیون بوده است. نتایج سه بعدی نشان داده است که اثر گردابه های پشت کلکتور قابل توجه بوده و این گردابه ها باعث نوسان و ایجاد بار دینامیک قابل توجه می شود. گردابه ها باعث نوسان در ضریب پسا و برا در حدود 16.4% می شود و عدم مد نظر قرار دادن این موضوع باعث می شود که بار دینامیک محاسبه نشده و تنش بیشینه در حدود 35.3% کمتر محاسبه گردد.