מדוע ניתוח עומס הרוח הוא קריטי עבור הר פאנל סולארי

פאנל סולארי חייב לשאת כוחות רוח שיכולים לעלות על המשקל הסטטי של הלוחות על ידי שולי רחב. ⁇ יחיד יכול לייצר גם מרומם וגם לחץ צדדי, שעלול לגרום לכישלון מבני, פירוק פאנל, או microcracks בתאים עיצוב פוטו-וולטאיים, אשר לעתים קרובות מופעלים על עומסי רוח פשוטים מתקני ASCE 7 או EN 1991-4, אבל גישות כלליות אלה עשויות לא ללכוד את תבניות מורכבות של שפעת:0DSTD פתוח, במיוחד, במיוחד, עם עומסי תיבות של קרינה רגילה (D-Flastic) עם עומסי תיבות של תאים גמישים).

יסודות של CFD והסביבה של ANSYS

Fluid Dynamics הוא ענף של מכניקת נוזל המשתמש בשיטות ואלגוריתמים המספריים כדי לפתור ולנתח בעיות הכרוכות בזרימת נוזלים.בגרעין שלה, CFD פותר את משוואות Navier-Stokes - ההצהרות המתמטיות של שימור של המונים, מומנטום ואנרגיה - על פני ייצוג דיסקרטי של הגיאומטריה הנקראת mesh.

בניית מודל סימבול על ידי שלב

יצירת גאומטריה וסימולציות

הצעד הראשון הוא ליצור תלת מימדי FLT:0CAD מודל FLT ( 1:1 של פאנל סולארי, מסילות הרים, קלפיות, ומבנה תמיכה. בעוד פרטים כגון ראשי חצץ, מגשים כבל, ומצעים קטנים ניתן לספוג או לפשט באופן משמעותי כדי להפחית את גגות הקרדינמיות העיקריים - הפאנל, מסגרות, תמיכה ופוסטים - חייב להיות מכווץ באופן מדויק -1.7 מעלות שטח).

Defining the Computation Domain and Boundary Conditions

התחום חייב להיות גדול מספיק כדי לאפשר את הזרם להתפתח במלוא הזרם ולמטה הזרם.כלל אצבע הוא להציב את החדירה של לפחות 5 פאנלים גבהים במעלה הזרם, את הטבלה 10-15 גבהים במורד הזרם, ואת הגבולות מאוחרים והלמעלה 5-7 גבהים של לוח על פני השטח, בדרך כלל הגבול הפנימי של אפס הוא שימוש שטח מוצק:0vecity inlet inlet 10-15 LTF:1 עם פרופיל מוגדר למשתמש עם מהירות גבוהה (10%) עבור רוחב פסים).

דור האפר: איכות על איכות

(הדגשה היא ככל הנראה השלב הקריטי ביותר: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קביעת הפיזיקה וסולבר

עבור סימולציות עומסי רוח, מודל ההרחבה:0 (FLT) מתאים לזרמים נפרדים יש לבחור.מודל k-ε אמיתי עם טיפול בקיר משופר הוא נקודת התחלה נפוצה.עבור זרימה עם ריצוף חזק או הפרדה בפאנלים (Sateculations) סימולציה של סימולציית מתח (SST) k- ⁇ לעתים קרובות מספק דיוק טוב יותר.

תוצאות הסימולציות

התפלגות לחץ וכוח Coefficients

לאחר שהפתרון מתכנס, הכלים של ANSYSent חושפים את קווי הלחץ על פני השטח הקדמיים והפנים של לוחות השמש.הצד הקדמי חווה לחץ חיובי (הההחלק הקדמי של הדבקה), בעוד הצד האחורי רואה לחץ שלילי (התקפה) שיוצר את נקודות העומס הקדמיות של לוח הרגל הוא ההבדל.

Velocity Streamlines ו-Recirculation Zones

וקטורים מהירים וזרם מראה הפרדה זרימה בקצה המוביל, היווצרות של אזור התחדשות בצד ה- leeward, ואת ההתעוררות במורד הזרם.עבור לוחות מרובים שהונחו בשורות, ההתעוררות מן השורה הראשונה יכולה להגדיל באופן דרסטי את הבלבול על השורה השנייה, תופעה ידועה בשם: התערבות של FLT:0rowd (1FLT:1FLT:1) משפיעה על העומס על ההתפלגות המערך וחייבת להיות נחשבה במבנה של מערכות קרקעיות.

אפקטים דינמיים ו-Vrtex Shedding

סימולציות טרנספורמטיביות מאפשרות למהנדסים לבחון תדרים משופכים.כאשר התדירות השופכת תואמת את התדר הטבעי של ההר, ההתחדשות עלולה לגרום לעייפות כישלון.ה-FFT של ANSYS (Fast Fourier Transform) יכולות לחלץ תדרים דומיננטיים מתנודות לחץ על ההר.ניתוח זה חשוב במיוחד עבור מערכות מעקב שבו הזווית משתנה, שינוי התגובה האירודינמית.

שימוש בתוצאות CFD כדי להתאים את עיצוב הר השמש

המטרה העיקרית של CFD היא stoFLT:0 , עיצוב עיצוב עיצוב משופרים של ההרחבה ( 1:1 לדוגמה, אם סימולציה מראה תגמול מופרז על מתחת לפאנל, הוספת מלוט רוח או העלאת הפער בין פאנל לגג יכול לשבור את אזור המדכא נמוך (אם ה ⁇ ) עלייה בלחץ מקומי גבוה, המהנדס יכול להחזיר אותם, עובי שלהם, או להחליף את התכונות הגדולות ביותר ל- 1015, כלומר, כלומר, ל- ID, ל- 10 מעלות צלזיוס, ל- 10 מעלות צלזיוס, יש צורך ל- 10 מעלות צלזיוס, כדי להגדיל את התכונות הגדולות יותר, כלומר, כדי ל- 10.

יתר על כן, CFD יכול להעריך את ההשפעה של ההרחבה של ⁇ :0 ריבועי הפריה פריים פריים 1 (עבור חוות סולאריות גדולות, התכווצ בין שורות משפיע באופן דרמטי על עומס הרוח על שורות במורד הזרם.על ידי הפעלת מחקרים parametric ב ANSYS Fluent - מגוון ספאק, הטיה, וניקוי קרקעי - מהנדסים יכולים לזהות את הפריסה הממזערת את העומסים תוך כדי למקסם את השימוש בקרקע.

אימות ועיסוקים טובים

תוצאות CFD הן רק טובות כמו אימות המודל נגד נתונים ניסיוניים.המבחן מנהרה רוח על מודלים בקנה מידה של עלות סולאריות נשאר תקן הזהב, אבל CFD מודרני יכול לשכפל את הבדיקות האלה עם דיוק מדהים מדהים אם מודל mesh ו turbulence נבחרים כראוי.מהנדסים צריכים להשוות את התקני לחץ במקומות מרכזיים עם נתונים שפורסמו ממקורות כגון: FLT:0 אנרגיה מתחדשת (REL) מציעה ישירות לדגימה של קרינה אקדמית.

שיטות הטובות ביותר כוללות ביצוע מחקר עצמאות מרש: להפעיל את אותה סימולציה על שלושה מ"מ ו 10M תוצאות של הזיכוך גדל (למשל, 2M, 5M, 10M תאים) ולהשוות את כוח הגרור.אם ההבדל בין 5M ל 10M תוצאות הוא פחות מ 2–3%, 5Msh הוא מספיק.תמיד לבדוק את הערכים y+ על פני השטח ולהתאים שכבת מדרגה אם נדרש סימולציה קטנה יותר מאשר זמן (בדרך כלל).

מחקר אמיתי-עולם: ray-הר-הר-הרמוני באזור גבוה

פרויקט שנערך לאחרונה ב- Texas Panhandle, שבו רוחות מתמשכות יכולות לעלות על 30 מ"ר וגורים להגיע 50 מ"ר /s, השתמש ב- ANSYS Fluent כדי לעצב מחדש מערכת קרקעית קבועה.העיצוב המקורי השתמש בפריסה תלת-מנועית נרחבת עם C-channels תמיכה סטנדרטית.CD סימולציות הראו כי השורה האמצעית חוו מעל 35% מהשורה עקב הפרעה על ידי התאמה של 12% לשורה הקודמת לשורה הקודמת של 4.

מגבלות של CFD ומתי להשתמש בו

בעוד CFD הוא חזק, יש לו אתגרים.סימול חוות סולרית בקנה מידה מלא עם מאות לוחות ברזולוציה גבוהה הוא יקר חישובי. עבור מערכות גדולות כאלה, aveFLT:0 ⁇ -medium גישה פלוFLT:1 או מודלים פשוטים עשויים להיות הכרחי כדי לשמור על סימולציה פעמים סבירות, CFD עדיין לא יכול ללכוד כל קצב של רוח אמיתית, כגון גורית ערך משתנה, אטמוספירציות זולות (שלבים) או מודלים סטנדרטיים של עיצובים קצרים, או סטנדרטיים, אך לא יכול ליישם את ההשפעות המדורגים, אם כימות, או סטנדרטיים, אך ורקמות, אם כימות, אך ורקמות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כי הם לא יכול ללכוד כל ספקטרום נמוך ביותר, אם כימות, או סטנדרטיים, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, עם זאת, עם זאת, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות, אם כימות גבוהה ביותר, אם כימות, אם כימות, אם כימות,

שילוב עם FEA של עיצוב שלם

הכוחות שנקבעו על ידי CFD מועברים לעתים קרובות ניתוח אלמנט מס':0 (FEA) FEA)FLT:1 תוכנה כגון ANSYS מכנית כדי להעריך מתחים, עיוותים וחיי עייפות של ההר. גישה זו יחד הופכת סטנדרטית בתעשייה.העומסים מפני פלורנט יכולים להיות ממפות ישירות על ה- mesh מבני, חיסול של עומסי המטענים, לאחר מכן ניתן להשיג סימולציה מבנית, בין עלות, לבין עלות, לבין עלות, לבין עלות, לבין עלייה אופטימלית, בין אם כן, לבין משקל מבנית, לבין משקל סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה מבנית, לבין סימולציה בין אם כן, לבין עלייה אופטימלית, לבין סימולציה בין אם כן, לבין משקל מבנית, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה מבנית, לבין סימולציה בין אם כן, ניתן לכדי להשיג, לבין עלייה אופטימלית, לבין סימולציה בין אם כן, לבין משקל מבנית, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין על ידי סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן, לבין סימולציה בין אם כן

מגמות עתידיות ברוח לטעון סימום עבור השמש

Machine Learning-Assisted CFD

טכניקות מתפתחות להשתמש ברשתות עצביות כדי לחזות עומסי רוח המבוססים על אלפי תוצאות CFD מראש, המאפשרות משוב כמעט בלתי שפוי במהלך עיצוב מערכות גידול מותאם אישית. ANSYS משלבת מודלים מופחתים ו- AI האצה לתוך המערכת האקולוגית שלה, אשר יעשה סימולציה עומס רוח גבוהה עומס רוח נגיש לחברות הנדסיות קטנות יותר.

תאומים דיגיטליים למעקב אחר בריאות סטריקט

שילוב של נתוני מדמומי בזמן אמת עם מודל CFD מגודל יוצר תאום דיגיטלי של ההתקנה הסולארית.התאום יכול לחזות את עומסי הרוח הנוכחיים והקרובים על כל הר וגורם התראה אם שילוב מסוכן מתקרב. גישה זו תחזוקה פרואקטיבית מרחיבה את חיי המבנה ומפחיתה את זמן השבת.

דרושים

  • CFD ב- ANSYS Fluent מספק לחץ מפורט, מהירות ונתוני כוח שיכולים לשפר באופן משמעותי את הבטיחות ואת יעילות העלות של פאנל סולארי עולה.
  • סימולציה מובנת היטב דורשת גאומטריה זהירה, מישבן, מודל זעזוע, ואימות נגד נתוני מנהרה רוח.
  • סימולציות טרנספורמטיביות הן חיוניות ללכידת אפקטים דינמיים כמו vultex לשפוך שיכול לגרום להחלמה ועייפות.
  • אופטימיזציה עיצובית באמצעות CFD הוכח להפחית את השימוש בחומרים ב -10-20% תוך שמירה על שלמות מבנית.
  • השילוב של CFD ו- FEA נותן למהנדסים תמונה מלאה של איך הרוח מכנה ללחץ מבני.

עבור מהנדסים האחראים לתכנון הר השמש, למידה כדי לדמות ביעילות עומסי רוח עם ANSYS פלונט כבר לא אופציונלי - זה יתרון תחרותי שמוביל לשיפור בטוח, יציב יותר, ועוד תשתיות אנרגיה מתחדשת כלכלית. על ידי החלפת עבודה עם השקיה חישובית, תעשיית השמש יכולה להמשיך להתרחב לאזורים עם תנאי רוח מאתגרים, לתרום לעתיד אנרגיה מתחדשת.