風荷重:太陽光パネル風圧解析1
    ― パネル角度による流れ場の違い ― 

解析の詳細

      【解析の結果】
      ・ケース1 仰角25°


      図3.ケース1 仰角25°X断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図4.ケース1 仰角25°Y断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図5.ケース1 仰角25°Z断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図6.ケース1 仰角25°表面分布パース1 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図7.ケース1 仰角25°表面分布パース2 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図8.ケース1 仰角25°等値面パース 上:風速 10m/sec 下:風圧 -800pa

       

      ・ケース2 仰角10°


      図9.ケース2 仰角10°X断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図10.ケース2 仰角10°Y断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図11.ケース2 仰角10°Z断面分布パース 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図12.ケース2 仰角10°表面分布パース1 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図13.ケース2 仰角10°表面分布パース2 上:風速分布 下:風圧分布

       


      図14.ケース2 仰角10°等値面パース 上:風速 10m/sec 下:風圧 -800pa

       

      【まとめ】
       太陽光パネル架台の風荷重のため、仰角を変更したシミュレーションを実施し、各部位の風速性状・風圧性状と揚力値の結果を得た。

       

      <ケース1.仰角25°>
      ・風は架台とパネルに当たってパネルの下側に向かう流れと上側に向かう流れに分かれる。下側に向かう流れはパネルを上方に持ち上げる揚力を生じる。
      ・パネルの上側に向かう流れはパネル前縁から大きく剥離しパネル後方に大きな負圧の領域を形成するが、これは渦が連続して剥離した結果できるもので、パネル通過後は急速に消失する。
      ・パネル側方には流れ方向の円錐形状の渦が生じる。前述のパネル前縁からの剥離渦は流れ方向の風圧の変動に関係しているのに対して、この渦は流れに直角な方向の風圧の変動に関係しているものと考えられる。
      ・垂直荷重(揚力)の時刻歴は、値が大きいものの計算開始0.2病後は比較的安定している。また揚力のほとんどはパネルで生じていることが分かる。

       

      <ケース2.仰角10°>
      ・風が架台とパネルに当たってパネルの下側に向かう流れと上側に向かう流れに分かれ、それぞれが揚力を生じる過程は仰角25°の場合と変わらない。
      ・パネル側方に出来る流れ方向の円錐形状の渦は仰角25°よりも大きい。そのためかどうかは判断しかねるが、揚力の変動がかなり大きく値が落ち着くまでに相当に時間がかかる傾向がある。風向に対して角度15°程度は、耐風設計ではグランシング・アングルと呼ばれ不安定流動が起こりやすいことで知られる。

       


      図15.垂直荷重(揚力)時刻歴 上:仰角25° 下:仰角10°分布
・解析の目的
 角度の異なる太陽光パネル装置について、風圧分布・揚力・抗力など設計に資するために、数値解析による風圧力シミュレーションを実施した。
・解析の内容
<解析モデル>
仰角25°:
X方向:Y方向:Z方向 = 14.0m:20.0m:6.5m 格子数 225 x 298 x 118 = 7911900
仰角10°:
X方向:Y方向:Z方向 = 14.0m:20.0m:6.5m 格子数 228 x 292 x 105 = 6990480

 


図1.解析モデルパース図(全景)

 


図2.解析モデルパース図拡大 上:仰角10°下:仰角25°

 

<解析条件>
 (1) 風速 47.2m/sec α=0.0  速度勾配なし 一様流とする
 (2) 風向南(S): ケース1 仰角25°
             ケース2 仰角10°
 (3) 初期風速 所定の風向で47.2m/secを与えた
     計算開始から2.0secまで計算
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