【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气动力学模型，特别涉及一种平单轴光伏支架全气弹模型及其制作方法。
技术介绍
1、随着全球对可再生能源需求的日益增加，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式，得到了广泛的应用。在光伏发电系统中，支架是安装光伏组件的关键部件，其设计直接影响光伏系统的整体性能和经济效益。
2、平单轴光伏支架具有高效率，结构简单，适应性强以及稳定性好的优势，无论是大型的光伏电站，还是家用屋顶的光伏发电系统，都可以采用平单轴光伏支架来提高发电效率。而为了保障平单轴光伏支架的结构抗风设计安全，需要对其进行风振响应进行测试分析。
3、现阶段对光伏支架的风振响应测试手段主要分为现场实测、数值模拟和风洞试验，但由于现场实测不可控性高以及数据处理复杂，数值模拟对模型依赖性强以及对计算资源要求高的缺点，而风洞试验可以精准控制风速，风向和湍流特性，可以获得详细的风压分布及振动特性，但由于风洞尺寸的原因，往往需要将模型进行缩尺处理，而现阶段对平单轴光伏支架结构的气弹模型的设计较少。因此，专利技术一种平单轴光伏支架结构的气弹模型是有必要的。
技术实现思路
1、为了解决以上问题，本专利技术提供了一种平单轴光伏支架全气弹模型及其制作方法。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，包括以下步骤：
4、（1）确定气弹模型和平单轴光伏支架原型的外形相似，根据平单轴光伏支架原型尺寸与风洞实验室的截面尺寸确
5、（2）确定气弹模型与平单轴光伏支架原型的动力特性相似；
6、（3）根据缩尺比制作气弹模型。
7、进一步的，步骤（1）中，确定气弹模型的几何缩尺比为1：n；
8、步骤（2）中，所述动力特性包括无量纲频率、弗劳德数、密度比、转动惯量和扭转刚度，气弹模型与平单轴光伏支架原型的无量纲频率、弗劳德数、密度比均满足1:1的相似要求；气弹模型与平单轴光伏支架原型的转动惯量满足1:n4的相似要求；气弹模型与平单轴光伏支架原型的扭转刚度满足1：n5的相似要求；
9、无量纲频率为；其中：f为特征频率，b为光伏组件弦长，u为光伏支架主轴高度处来流风速；
10、气弹模型与平单轴光伏支架原型的自振频率比为:1；气弹模型与平单轴光伏支架原型的光伏支架弦长比为1：n；气弹模型与平单轴光伏支架原型的平均风速比按为1：。
11、进一步的，在步骤（2）中，确定气弹模型中主轴的材料如下：
12、气弹模型主轴的扭转刚度k计算公式为；
13、式中，g为气弹模型中主轴的剪切模量，ip为气弹模型中主轴的极惯性矩，l为气弹模型中主轴长度；
14、气弹模型与平单轴光伏支架原型的主轴扭转刚度相似比为1：n5，根据平单轴光伏支架原型中主轴的极惯性矩及长度，确定气弹模型中主轴的剪切模量g，进而确定气弹模型的主轴材料为黄铜；主轴采用空心黄铜管制作。
15、进一步的，确定气弹模型中光伏组件的材料如下：
16、气弹模型中光伏组件的转动惯量l计算公式为：
17、
18、式中，m为光伏组件的单位质量，c为光伏组件弦长；
19、气弹模型与平单轴光伏支架原型的光伏组件转动惯量相似比为1：n4，，根据气弹模型中光伏组件的尺寸，确定气弹模型中光伏组件的密度，进而确定气弹模型中光伏组件的材料为桐木板；
20、气弹模型中檩条的材料确定方法与光伏组件的材料确定方法相同，确定气弹模型中檩条的材料为abs，檩条采用abs实心棒制作。
21、进一步的，所述气弹模型中立柱的材料为钢材，其密度为7.8×103 kg/m3。
22、本专利技术还提供一种平单轴光伏支架全气弹模型，所述气弹模型包括若干个呈阵列布置的立柱，每排立柱的顶部设有主轴，沿着主轴的长度方向并列布置光伏组件，所述光伏组件通过檩条与主轴相连；所述立柱的顶部设有驱动电机，用于调整光伏组件的倾斜状态。
23、进一步的，所述立柱包括驱动立柱和支撑立柱，所述驱动立柱为两个以上、且沿主轴长度方向间隔设置，相邻的两个驱动立柱之间设有多个支撑立柱；所述驱动电机设置于驱动立柱的顶部，所述支撑立柱的顶部通过连接结构与主轴相连。
24、进一步的，所述支撑立柱自上至下依次包括螺杆、调节套筒和底座，所述连接结构设置于螺杆的顶部；所述驱动立柱与支撑立柱的结构相同，所述驱动电机设置于驱动立柱的螺杆的顶部。
25、进一步的，所述主轴的两端均设有脚座，所述脚座包括调节杆及其底部的基座，所述调节杆与基座螺纹配合，所述调节杆的顶部设有角度传感器，所述角度传感器通过联轴器与主轴末端相连；每排光伏组件分为多组、且多组光伏组件的主轴通过联轴器相连。
26、进一步的，所述气弹模型还包括阻尼器，所述阻尼器包括垫片、弹簧和碳棒，所述垫片固定于光伏组件的底面上，所述垫片通过弹簧与碳棒相连，所述碳棒的下端延伸至阻尼罐的阻尼液中。
27、本专利技术与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
28、本专利技术制作的气弹模型与平单轴光伏支架原型的外形相似，根据平单轴光伏支架原型尺寸与风洞实验室的截面尺寸确定气弹模型的几何缩尺比，确定气弹模型与平单轴光伏支架原型的动力特性相似，最后根据缩尺比制作气弹模型；该气弹模型包括若干个阵列布置的立柱，每排立柱的顶部通过主轴相连，光伏组件通过檩条与主轴相连，并通过驱动电机调整光伏组件的倾斜状态。本专利技术通过缩尺得到模拟平单轴光伏支架的气弹模型，适合在风洞中进行平单轴光伏支架的相关试验，以获得风振响应的试验数据，为平单轴光伏支架的设计提供数据支持。
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1.一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：步骤（1）中，确定气弹模型的几何缩尺比为1：n；
3.根据权利要求2所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，确定气弹模型中主轴的材料如下：
4.根据权利要求3所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，确定气弹模型中光伏组件的材料如下：
5.根据权利要求1所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：确定气弹模型中立柱的材料为钢材，其密度为7.8×103 kg/m3。
6.一种平单轴光伏支架全气弹模型，其特征在于：采用如权利要求4所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法制作，该气弹模型包括若干个呈阵列布置的立柱，每排立柱的顶部设有主轴，沿着主轴的长度方向并列布置光伏组件，所述光伏组件通过檩条与主轴相连；所述立柱的顶部设有驱动电机，用于调整光伏组件的倾斜状态。
7.根据权利要求6所述的一
8.根据权利要求7所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型，其特征在于：所述支撑立柱自上至下依次包括螺杆、调节套筒和底座，所述连接结构设置于螺杆的顶部；所述驱动立柱与支撑立柱的结构相同，所述驱动电机设置于驱动立柱的螺杆的顶部。
9.根据权利要求6所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型，其特征在于：所述主轴的两端均设有脚座，所述脚座包括调节杆及其底部的基座，所述调节杆与基座螺纹配合，所述调节杆的顶部设有角度传感器，所述角度传感器通过联轴器与主轴末端相连；每排光伏组件分为多组、且多组光伏组件的主轴通过联轴器相连。
10.根据权利要求6-9任一项所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型，其特征在于：所述气弹模型还包括阻尼器，所述阻尼器包括垫片、弹簧和碳棒，所述垫片固定于光伏组件的底面上，所述垫片通过弹簧与碳棒相连，所述碳棒的下端延伸至阻尼罐的阻尼液中。
...【技术特征摘要】
1.一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：步骤（1）中，确定气弹模型的几何缩尺比为1：n；
3.根据权利要求2所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，确定气弹模型中主轴的材料如下：
4.根据权利要求3所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：在步骤（2）中，确定气弹模型中光伏组件的材料如下：
5.根据权利要求1所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法，其特征在于：确定气弹模型中立柱的材料为钢材，其密度为7.8×103 kg/m3。
6.一种平单轴光伏支架全气弹模型，其特征在于：采用如权利要求4所述的一种平单轴光伏支架全气弹模型的制作方法制作，该气弹模型包括若干个呈阵列布置的立柱，每排立柱的顶部设有主轴，沿着主轴的长度方向并列布置光伏组件，所述光伏组件通过檩条与主轴相连；所述立柱的顶部设有驱动电机，用于调整光伏组件的倾斜状态。
7.根据权利要求6所述的一种平单轴光伏...
【专利技术属性】
技术研发人员：马文勇，邸章健，张淑慧，赵亮，康霄汉，苏政忠，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
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