光伏太阳能板发电技术作为一种利用清洁能源的技术,逐渐被应用于城市供电当中。对于安装在城市高层建筑屋顶上的太阳能板体系,风荷载是其结构设计的重要荷载。已有研究多采用风洞试验实测风荷载数值,缺乏风荷载机理的深入研究。本课题应用大涡模拟技术,通过数值计算手段,对高层建筑屋顶太阳能板体系风荷载进行模拟,建立屋顶流场与太阳能板风荷载之间的关系,分析安装参数对太阳能板体系风荷载的影响。本文的主要工作如下:基于ICEM+FLUENT平台,建立高层建筑屋顶太阳能板体系数值模拟计算模型,应用CDRFG方法模拟C类大气边界层风场,运用大涡模型捕捉流场信息,模拟单块板布置和阵列板布置工况下屋顶太阳能板风荷载分布,并通过与实验数据的比对验证所建立模型的正确性。针对单块布置的太阳能板,在屋顶负压旋涡的影响下,太阳能板上下表面均呈现为负压。顺风向下太阳能板下部所受负压较大而斜风向下太阳能板角部所受负压较大,在135°风向角下太阳能板边角位置出现一局部负压旋涡使其表面负压绝对值偏大。安装位置和安装倾角会影响太阳能板表面风压分布,随着距屋顶前缘距离的增加,板表面负压绝对值明显增大,净压值稍有增加;位于屋顶角部位置的板会受到建筑角涡的影响,在斜风向下出现最不利风荷载。当安装倾角较大时,太阳能板下部负压绝对值趋于增大,当安装倾角较小时,太阳能板表面风压分布趋于平缓。针对阵列布置的太阳能板,顺风向下3×3阵列板将屋顶旋涡分为四个小旋涡,首排板到末排板所受负压绝对值逐渐减少。斜风向下太阳能板主要受建筑角涡影响,45°风向角下屋顶主对角线位置板的净压为正,135°风向角下由于局部角涡的出现,负压数值偏大,整体净压为负。与单块板相比,阵列板出现风荷载降低的遮挡效应,其本质原因为阵列板对屋顶旋涡结构的破坏和强度的削弱,顺风向下表现为来流强度的削弱,斜风向下表现为对角涡的破坏。阵列纵向间距通过影响负压涡旋发展空间的方式影响太阳能板表面风压分布,太阳能板表面负压绝对值随阵列板纵向间距减小而增加;横向间距则通过影响太阳能板布局的方式影响风压分布,取消横向间距的布设方式对阵列后排太阳能板更有利。