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光伏电站防风设计方案分析王建勃;朱锐;刘刚【摘要】针对国内大型光伏电站,提出挡风墙、挡风板和防风抑尘网3种防风设计方案;并对每种方案的特点进行分析,提出相应的适用条件.【期刊名称】《太阳能》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P42-43,41)【关键词】防风设计;挡风墙;挡风板;防风抑尘网【作者】王建勃;朱锐;刘刚【作者单位】特变电工新疆新能源股份有限公司;特变电工新疆新能源股份有限公司;特变电工新疆新能源股份有限公司【正文语种】中文0 引言风荷载是大型光伏电站中作用力最大的系统荷载。
依据安装地点的不同，大型光伏电站可分为大型荒漠电站和BIPV光伏电站两类。
无论是哪种光伏电站，其结构设计主要考虑风荷载的影响，并采取必要的防风措施，避免风荷载对光伏电站支架系统的破坏，保证光伏电站的正常运行。
本文将几种可行的防风设计方案进行理论分析，研究每种设计方案的特点，并提出适用条件。
1 挡风墙挡风墙是首先想到的防风设计方案。
我国适合建设大型荒漠光伏电站的地区主要在西北地区，一般的主风向为北风和西北风。
组件受力主要是垂直于组件平面的正压荷载[1]，北风对支架系统的破坏力最大。
为了分析挡风墙的作用，本文以大型流体仿真计算软件Fluent6.3为计算平台，分别建立无挡风墙、挡风墙高1 m、挡风墙高2 m的八阵列组件模型，进行CFD仿真计算[2]。
结构模型为：组件倾角设为36°[3]，离地高度为0.6 m，组件尺寸为1.58 m×0.8 m×0.05 m，组件竖向两排排布；以4块组件(田字组成)为单元阵列建立模型，组件阵列间距为7.5 m；模型均以实际尺寸建立；计算模型阻塞比小于3%，满足CFD仿真计算要求；以组件受北风37 m/s进行模拟计算[4]；挡风墙距离第一阵列2 m。
图1 计算模型示意图由于计算模型为钝体低速绕流，计算模型选择Fluent6.3中k-e RNG模型。
Savonius型风力机非定常流动的CFD和PIV研究摘要：本文旨在介绍Savonius（萨沃纽斯）型垂直轴风力发电机流场的研究。
这种风力机结构紧凑，可当做多级能源使用。
它的转子高度大约相等于转子直径，因此，风力发电机组的流动模拟需要三维模型。
由于其操作原则和叶片气流角的连续变化，可以观察到强烈不稳定影响造成的分离和涡脱落的现象。
在这种情况下，用K-ω和DES湍流模型可以得到良好的实验效果。
在本次工作中，我们采用CFD研究Savonius型风力机在不同流场条件下的行为，并确定其性能和尾迹的演变。
流场分析能帮助我们判别风力机设计的好坏。
为了验证模拟的准确性，在风洞中进行PIV试验研究，它可以确定真实的流场结构并验证数值模拟的精度。
1.介绍风力机通常被分为两种类型：水平轴和垂直轴。
这样分类与转轴相对风的位置有关。
因此，Savonius型风力机和Darrieus,Gyromill,H-rotor等等风力机一样归类为垂直轴风机。
Savonius型风力机以拥有此专利的芬兰工程师Savonius命名。
转子的基本版本是个S形横截面，这个S形横截面由两个半圆形与它们之间的一小部分重叠的叶片组成。
Savonius型转子被列为拖动式垂直轴风力机，其操作原理主要是基于凸叶片和凹叶片之间的阻力差。
然而，转子的不同角位置以及升力也能产生扭矩。
文献3是Savonius型风力机优点的综述，这种风力机设计简单稳健，可支持高风速，在低风速下也具有良好的启动特性和操作性。
它不需要定向装置，能在任何风向下工作。
这种风力机比转速低，不幸的是它的功率系数比较低。
关于Savonius型转子的试验和数值研究已经很多很多。
文献1,4,5,6,7是关于风洞中的试验。
在文献8,9,10,11中，为了获得转子内部以及周围的速度场，很多作者使用粒子成像技术或者粒子跟踪测速法。
除了试验，文献1,12,13,14还展示了许多数值研究。
Savonius型转子的气动性能和机械强度使得这种风力机能作为一个小型自主电源的一部分。
高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究柳润东;毛军;郗艳红【摘要】针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性.结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5～5 Hz内.%The sliding mesh method was used to simulate the process of high speed trains passing through a windbreak region under cross wind.The single layer type and chamber type porous and corrugated plate windbreaks were used.The characteristics of flow field around train and windbreaks,time domain characteristics of windbreaks' aerodynamic load and frequency domain characteristics of fluctuating pressure caused by coupling between cross wind and high speed train wind were analyzed.The results showed that when there is no cross-wind,the train head car' s impacting action is stronger than that of the tripper car be;when there is a cross wind,the head car' s aerodynamic impacting action offsets cross-wind to dissipate its energy,while the tripper car' s aerodynamic impacting action is coupled with cross-wind to amplifycross wind' s aerodynamic impacting action against windbreaks;the single layer windbreak weakens crosswind's action through changing its direction,while the chamber windbreak produces a large number of small vortexes inside chamber and wake flow to dissipate cross-wind' s energy and it obviously reduces aerodynamic load of a single windbreak plate.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】8页(P153-159,166)【关键词】横风;高速列车;滑移网格;风障;气动荷载【作者】柳润东;毛军;郗艳红【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】U216高速列车的横风安全问题一直受到高度关注。
防风网研究防风抑尘网研究一、综述矿山开采、港口作业、电厂煤场、水泥、钢铁等原料堆场的散状物料在运输过程中产生大量的粉尘，对大气造成严重污染，对周边居民的生活和生产造成一定影响。
防风网是一种有效的防风抑尘技术，气流在防风网多孔屏障的疏透下，速度得到了极大衰减，在其背面形成一个低速遮蔽区，有效降低原料表面的风速，达到防风网外侧强风，内侧弱风，外侧小风，内侧无风的效果，从而减少料场扬尘。
防风网主要由具有一定开孔率的金属网板或者由编制、粘接、挤压成型的非金属网片、支撑钢结构、地下混凝土基础和相应的辅助喷水装置以及自控仪表系统组成。
防风网的材质主要有镀铝锌板、玻璃钢、高密度聚乙烯和尼龙。
目前各种防风抑尘技术都得到了广泛应用，也取得了良好的应用效果,各种防风抑尘技术在工程应用实践中得到了不断改善和进步。
1.起尘机理堆场起尘的原因分为两类：一是堆场表面的静态起尘；二是在堆场取料、运输过程中的动态起尘。
静态起尘是由风的湍流引起，主要与料的粒度、含水率、环境风速密切相关；动态起尘主要是指装卸作业时的起尘，属正常运行状况，主要与料的粒度、含水率、环境风速和落差有关。
根据微观粒子运动理论，在风力的作用下，当平均风速约等于某一临界值时，个别突出的尘粒受到湍流流速和压力脉动的影响开始震动和前后摆动，但并不离开原来的位置，堆场中的尘粒只有达到一定风速才会起尘，这种临界风速为起动风速。
起动风速可按以下公式计算：V0=a某d0.334某W1.114式中：V0为起尘风速，m/；a为起尘系数；W为料堆表面含水率，%；d为粉尘粒径，mm。
料堆起尘量与风速之间的关系：Q=a(V-V0)n式中Q为料堆起尘量，V为风速，V0为起尘风速，a为与粉尘粒度分布有关的系数，n为指数(n>1.2)，对不同地区环境来说2.7从上式可以看出料堆起尘量Q与风速差V-V0的高次方成正比因此降低料堆场的实际风速是减少起尘量的最有效方法。
要使起尘量Q变小主要的办法是降低V-V0的差值因此降低风速是减小露天煤堆起尘量最有效的方法设置挡风抑尘墙的目的是将V变小，增加湿度或颗粒间的粘结的目的是将V0变大从而达到减少Q的目的，因此对露天料堆场来说使用挡风抑尘墙和增湿抑尘是两种主要的抑尘技术。
文章编号:1000 7466(2011)02 0006 04非平面型防风网尾流区流体特性试验研究段振亚1,杨文祥1,赵国相2,石文梅1,吕 新1(1 青岛科技大学机电工程学院,山东青岛 266061;2 甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司,甘肃兰州 730070)摘要:在理论风洞中对具有不同开孔率的平面型与一种非平面型(蝶形)防风网进行了试验研究,利用防风网尾流区内的平均风速分布和减风系数对平面型和非平面型的试验数据进行分析比较,结果表明: 平面型防风网开孔率为0.23~0.32时减风效果良好,非平面型开孔率为0.25~0.35时减风效果较好。
在开孔率、开孔形状及开孔分布相似条件下,平面型防风网减风效果略高于非平面型防风网,但非平面型网片刚度远大于平面型网片,具有较高的工程应用与推广前景。
关键词:非平面型防风网;风洞试验;开孔率;减风效果中图分类号:X513 文献标志码:AExperimental Study on the Flow Characteristics of Wakebehind Non planar Porous FencesDUAN Zhen ya1,YANG Wen xiang1,ZHAO Guo xiang2,SHI Wen mei1,L Xin1(1 Colleg e of Electrom echanical Engineering,Qingdao University of Science and T echno logy,Qingdao266061,China;2 Lanpec T echnolo gies Lim ited,Lanzhou730070,China)Abstract:Planar and a type of the non planar por ous fences w ith different porosities have been investigated exper im entally in a wind tunnel.Abo ut three hundred mean velocity fields for each fence w er e measured consecutiv ely by hot w ire anemo meter.T he ex perimental data were analyzed and w ind reduction coefficients for each po int w ere obtained to estimate the shelter effect of pordependent F luid F low[J].J F luid M ech.,1969,37(3):601 623.[7] K athleen F eig l,Stefan F M K aufmann,Peter Fische,et al.A N umerical Pro cedure for Calculating Dr opletDefo rmatio n in Dispersing F lo ws and Ex per imental V erificatio n[J].Chem ical Eng ineer ing Science,2003,58:2351 2363.[8] M oshe fav elukis,Olga M L avr entev a,A vinoam N ir.Defo rmatio n and Br eakup of a N on New tonian SlenderDr op in an Ext ensio nal F lo w[J].J N on N ew to nianF luid M ech.,2005,125:49 59.[9] 张洪斌,周持兴.高分子共混物分散相的剪切形变与仿射形变[J].上海交通大学学报,1997,31(7):107 110.[10]张洪斌,周持兴.流场中聚合物共混体系液滴形变的理论模型[J].力学进展,1998,28(3):402 413.[11]胡盟明,董守平.油水乳化液中分散相液滴的力学行为初探:剪切流对油水乳状液分散相液滴集聚的影响[J].流体力学实验与测量,2000,14(4):46 50. [12]张红光,董守平,刘国彪,等.剪切流场中液滴形变的三维力学模型初探[J].实验流体力学,2007,21(2):13 16.[13]董守平.高等流体力学[M].东营:中国石油大学出版社,2006:177 189.(杜编)第40卷 第2期 石 油 化 工 设 备 Vo l 40 N o 2 2011年3月 P ET RO CH EM ICAL EQ U IPM EN T M ar.2011* 收稿日期:2010 11 15基金项目:山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(2008BS09020)作者简介:段振亚(1974 ),男,河南舞阳人,副教授,博士,从事大气污染控制工程的研究工作。
ous fence models.According to the ex periment results: the optimum poro sity of the planar por ous fence is found to be aro und 0.23~0.32,w hile the optimum poro sity o f the no n planar por ous fence is fo und to be around 0.25~0.35; the shielter effect of the planar w indbreak is a little better than the non planar w indbreak under the same co nditions of the po rosity,the shape and the distribution o f the hole.But w ith the superiority of the stiffness,the no n planar poro us fences do have hig her engineering application and pr omotion prospects.Key words :non planar po rous fence;w ind tunnel ex periment;porosity ;w ind reduction effect粉尘污染是我国大气环境污染的重要组成部分,当前,其污染的严重程度已危害到人们的身体健康。
露天堆放的储料场,例如港口和燃煤电厂的堆煤场、钢厂的露天矿粉储料场等的堆垛表面及散落在地面的物料在风力作用下极易产生二次扬尘,不但可造成原料的损失,而且会成为大气悬浮物的滋生源,对大气环境造成严重污染[1]。
为有效地防治和减小交通运输、电力、城市供热事业迅速发展对大气环境的污染,保证环保与国民经济协调发展,抑治露天堆料场的二次扬尘已是亟待解决的问题。
对于二次扬尘的治理,传统方法主要是喷洒水,喷结壳固凝剂、织物覆盖以及封闭储仓等。
然而由于堆料场并非是长期储存不用,而是要经常进行作业,所以采用喷结壳固凝剂、织物覆盖的方法有很大的局限性[2]。
常用的喷洒水方法水的消耗量较大,而且北方港口严重缺水,冬季低温冰冻,作为中国的大型煤炭中转基地,例如天津港、秦皇岛港、黄骅港等,单一的喷水除尘根本无法满足其防尘的需要。
在所有的二次扬尘防治措施中,封闭仓储是最有效的,但其建设成本和日常操作成本非常高,我国一般对位于市区的堆料场才要求采用封闭仓储。
防风网抑尘是由具有一定开孔率的金属网板或者非金属网片(采用编制、粘接、挤压成型制造)、支撑钢结构、地下基础以及相应的辅助喷水装置组成的工程装置来抑治大型露天堆料场的二次扬尘[3]。
在抑制二次扬尘方面,防风网的抑尘效果和适用性要远高于传统的喷洒水、喷结壳固凝剂、织物覆盖等措施,在达到同等条件的环境指标时比封闭仓储经济。
而且防风网抑尘具有一次投资长期受益和维修管理费用低等特点[4]。
防风网对于我国港口、电厂和钢厂的粉尘防治具有较强的针对性,尤其适用于水源紧张、冰冻期长且盐碱化程度高的北方港口[5]。
早期的防风网工程大多采用不同材质的平面型防风网,国内外对防风网的研究也主要集中在平面型防风网的抑尘机理及影响因素方面的理论研究[6~8]。
由于防风网工程的高度较大,平面型防风网的刚度相对较弱,故而人们提出了非平面型防风网,例如蝶型防风网和弓形拦砂网[9~11],其刚度较平面型防风网有很大提高。
2003年以来,我国的防风网建设主要为非平面型防风网,然而关于非平面型防风网的抑尘机理与抑尘效果的研究较少。
笔者以近年来进行防风网抑尘工程建设使用的非平面型防风网为依托,建立蝶型与平面型防风网模型进行风洞试验研究,考察蝶型防风网的减风抑尘效果。
1 风洞试验1.1 试验装置与测量系统试验在一个开口循环式的低速风洞内完成,见图1。
空气由一个离心通风机鼓入,经过扩散、整流、稳定等进入试验段,最后流入大气中。
风洞试验段长度为1.8m,其截面尺寸为600m m 600mm 。
试验风机为4 72NO120型离心式通风机,风量65182m 3/h,功率18.5kW 。
在风洞试验段入口处(模型上游区)安装了两排小椭球型吸铁石来充当粗糙元件,使来流风具有一定的湍流度,可以更真实地模拟实际大气环境。
图1 风洞试验设备示意图7 第2期 段振亚,等:非平面型防风网尾流区流体特性试验研究1.2 防风网模型试验采用如图2所示的平面型与非平面型2种防风网模型。
网孔均为直径6mm 的圆孔,模型高124mm,长度530mm,厚度为1m m 。
防风网模型的开孔率见表1。
(a)平面型 (b)非平面型图2 防风网模型侧面示意图表1 不同防风网模型的开孔率非平面型防风网平面型防风网0.1340.1350.2270.2240.2730.2640.3200.3120.3560.3531.3 试验方法风洞的风速可以在0~100m /s 进行调节,本次试验风速为10m/s,试验时采用testo 425型热线风速仪测量不同区域的风速。
试验段底面风速测量点的分布见图3,图3中的风速测量点位于在宽度方向上标示为1、2、3的3条横线与长度方向上A K 的11条竖线的交点,这样整个试验段底面上共设置33个测量点,其中A K 的11条竖线位置根据防风网网后长度与防风网的高度关系确定。
另外,在试验段底面各风速测量点同一位置的9个不同高度0.04h 、0.20h 、0.40h 、0.60h 、0.80h 、1.0h 、1.20h 、1.4h 、1.6h(h 为防风网模型的高度)处也进行风速测量。
