太阳能作为一种储量丰富、可无限取用的清洁能源,近年来,利用太阳能的相关技术已日趋成熟。其中塔式太阳能热电站(CSP)因具有高聚光比、高太阳能转化率、更大的发电效率提升空间以及更高的成本优化空间等诸多优点成为利用太阳能的重要方式。塔式太阳能热发电站是由成千上万的大规模定日镜群按一定的方式组合构成,而定日镜则是一种平面反射镜,用来跟踪太阳,由金属结构作为支撑,由相关的追踪控制系统对镜面的朝向和俯仰角进行调整,进而将反射的太阳光投射到集热器,是塔式太阳能热发电站非常重要的设备。塔式太阳能热发电站一般建于偏远空旷地带,大风对定日镜的破坏作用明显,一般情况下,定日镜应满足2点要求:6级风的作用下正常工作,8级风作用下不受损坏。定日镜工作时必须保证每块定日镜镜面反射的太阳光能够准确投向目标集热塔,大风作用下,由于定日镜之间的相互干扰,会影响定日镜反射太阳光的精度,抗风问题始终是实际设计中的难点所在,因此关于大规模定日镜群相互干扰后的风环境研究对定日镜抗风及塔式太阳能热发电(CSP)系统的发展十分重要。本文通过结构风工程中的理论分析、风洞试验、数值模拟技术等方法,对单体定日镜及数以百计的大规模定日镜群进行数值模拟,得到大规模镜群的风压分布、脉动特性和统计特性等研究成果。主要内容为:(1)简要的介绍了近年来国内外塔式太阳能热发电站的发展状况、定日镜研究的历史和现状、结构风工程的研究方法及相关发展、CFD数值模拟技术的基本原理和方法、超级计算机以及CFD软件结构体系等。(2)依托国家超级计算长沙中心的超级计算技术,利用Fluent17.0软件,采用大涡模拟对单体定日镜进行计算,确定了定日镜模型、网格划分、边界条件等相关参数的选用原则和计算方法,得到了定日镜镜面风压系数的分布情况,然后将数值模拟和风洞试验同工况下相关结果进行对比,验证数值模拟方法的可靠性。(3)基于单体定日镜数值模拟原则及相关方法,建立不同风向角下数百计的大规模定日镜群模型,模拟大规模定日镜群在不同风向角下的工作情况,通过分析镜群中特殊位置的定日镜镜面风压分布规律及相关脉动特性,得出大规模定日镜群不同位置的定日镜的工作情况,为实际工程应用提供依据。