天合跟踪：风工程研究之二 | 什么是风洞试验？

风工程研究之二：什么是风洞试验什么是风洞试验?

TrinaTracker制定了严格且全面的设计和验证流程的规程，用于保障 跟踪支架结构设计和应用的可靠性，包括 组件可靠性测试、支架可靠性、安全和性能测试、以及第三方权威认证和验证。

TrinaTracker的研发中心开展了组件可靠性相关的试验，包括动态荷载试验、极限荷载试验和包含寿命、振动、腐蚀等方面的耐久性试验。

此外，TrinaTracker通过风洞试验，对跟踪支架产品的可靠性进行验证。风洞试验是依据流动相似性原理，将跟踪支架的缩比模型放置于大气边界层风洞内，通过产生人工可控制的气流模拟跟踪支架所处的风环境，从而研究作用在结构上的静态和动态风荷载及风致响应，进而评估抗风安全性和可靠性。通过缩比模型试验能够获得与全尺寸跟踪支架近乎相同的风荷载和风致响应特性。

通过开展多排阵列模型的风洞试验，能够研究遮挡效应对支架阵列产生的影响。

TrinaTracker的风洞试验在两家世界领先的风工程咨询公司Rowan Williams Davies & Irwin有限公司(以下简称RWDI)和Cermak Peterka Petersen有限公司(以下简称CPP)开展。

RWDI创立于1972年，其办事处遍及世界各地，包括加拿大、美国、英国、印度、中国、新加坡和香港等。

RDWI拥有完善的风工程研究能力和专有数据库，如风洞试验、CFD仿真、丰富的气象数据库和跟踪支架缩比模型制造技术等，其风洞试验能力处于世界先进水平。

RWDI 公司的风洞设施

CPP成立于1981年，是世界著名的风工程咨询公司。CPP在科罗拉多州(美国)和悉尼(澳大利亚)设有风洞实验室，并在世界其它主要地区设立了办事处。

CPP公司参与了许多一流的光伏领域风工程实践案例，是美国最大、经验最丰富的风工程咨询公司。

CPP 公司的风洞设施

TrinaTracker的风洞试验包括压力试验、二维节段模型试验、数值建模分析以及全气动弹性试验。

压力试验可以获取静态和动态的荷载信息，用于计算体型系数、力矩系数以及动态放大系数(DAF)。

在压力试验中使用了多排刚性缩比模型与电子压力扫描阀，用以采集风压信息。体型系数和力矩系数由压力试验中采集的动态风压信息经过统计分析计算得到。

动态放大系数(DAF)由模态分析得到的固有频率，自由振动试验得到的阻尼比与动态风载荷共同计算得到。

跟踪器模态分析

动态放大系数DAF

通过压力试验得到的静态系数可以更准确地定义行间距、离地高度、立柱间距和跟踪器的长度。

二维节段模型试验采用了配有扭转弹簧悬架系统的节段模型。通过二维节段模型试验，TrinaTracker可以获得扭矩和临界风速等信息，以确定最佳保护位置。

结合二维节段模型试验可以和建立的数值分析模型，开展气动稳定性分析和抖振响应分析。二维节段模型试验获得的数据的优点在于其结果适用于各类尺寸的跟踪支架。

气动导数定义了用于颤振和抖振分析的自激力，并通过建立数值模型来计算扭矩和临界风速。

二维节段模型测试

数值模型的计算结果通过对比全气动弹性风洞试验的结果来进行验证。数值模型的优势在于通用性，可以适用于多种跟踪器的工况。

全气动弹性风洞试验采用了多排柔性模型，可以测量因跟踪支架本身或相邻跟踪器的影响产生的风致响应(抖振、扭转发散，涡振，驰振和颤振)。该试验仅在一种工况下进行，用于验证在二维节段试验中使用的数值模型的准确性。

全气动弹性风洞试验

风洞试验评估了风荷载对跟踪支架的主要结构部件(立柱、扭矩管和檩条)和连接部件(轴承和传动装置)的影响，并提供了相应的数据，用于优化跟踪器设计和提高适应现场的准确程度。

为了优化和改进跟踪支架的结构设计，TrinaTracker集中了研发和工程资源，以解决跟踪支架在适配超高功率的大尺寸组件过程中可能产生的后各种隐患(如组件承受更大的风载荷，风致失稳问题等)。

TrinaTracker与领先的风工程咨询公司RWDI和CPP合作，将风洞试验(压力试验、二维节段模型试验和全气动弹性试验)与数值模型相结合，全面优化了跟踪支架的结构设计，降低了风致失稳的风险，保障了最优的发电效率与系统可靠性。

责任编辑：周末