[发明专利]一种随机风载荷下张拉膜太阳能聚光器聚光性能预测方法

权利要求书

1.一种随机风载荷下张拉膜太阳能聚光器聚光性能预测方法，其特征是：至少包括如下步骤：

步骤1、依据脉动风速计算每个张拉膜单元所受风压情况，生成风压加载文件；

步骤2、使用有限元瞬态动力学分析模块，将时程风载荷作为瞬态载荷施加于形态设计后的张拉膜聚光器模型上，计算张拉膜模型在随机风载荷作用下聚光功能形面形变，提取随机风载荷作用下张拉膜面节点形变量；

步骤3、根据步骤2中的计算张拉膜面节点形变结果，重构张拉膜聚光器的反光膜面，计算形变后反光膜面的法向量及入射光线的反射方程，统计收集器光线辐射能流密度情况，计算光学聚光比。

2.根据权利要求1所述的一种随机风载荷下张拉膜太阳能聚光器聚光性能预测方法，其特征是：所述步骤1至少包括如下步骤：

步骤1.1：设定张拉膜聚光器工作在脉动风载荷状态下，平均风速脉动风速(v(x,y,z,Δt)，设定瞬态随机风载荷作用在聚光器的时长T；聚光器上任一点的风速V为平均风速和脉动风速之和：

其中x，y，z为工作笛卡尔坐标系中随机载荷作用点的位置，Δt是时间变量，风压值F是反光膜面的风压

式中，C是风压面的压差系数,ρ是空气质量密度，A风压面积；V是膜面单元所受风速；

步骤1.2使用多维自回归(AR)方法模拟脉动风载荷，

V_total＝[V¹,V²...,V^m] (3)

与式(3)(4)对应，使用公式(2)计算对应每个张拉膜面网格单元的风压值，F_total是整个脉动风载荷历程的集合，F^k是一个kΔt时间段的风载荷：

F_total＝[F¹,F²...,F^m] (5)

式中k＝1,2...,m；Δt是模拟风速时程的时间步长，得到作用于膜面上的随机风载荷V^k，V^k是kΔt时间段的风速，是S行的列向量，V_total是整个脉动风历程的风速集合；V_total是整个风速历程的脉动风速由m组脉动风速V^k组成，m＝T/Δt；

步骤1.3

通过matlab软件中使用fprintf命令将公式(5)、(6)得到的张拉膜面的风压值生成包括m个对应kΔt瞬态脉动风载荷的txt文件；

每个txt文件对应一个kΔt时间段的随机风载荷，其包含S条ANSYS APDL的sfe命令组成，每条sfe命令将随机风载荷值施加于对应的张拉膜面单个三角形单元上。