传统化石能源面临枯竭危险,其所造成的环境污染也越来越严重,寻求新型绿色能源已成为全球共识。太阳能光伏发电拥有无污染、可持续等传统能源无法比拟的优点,因此获得了广泛关注并得以快速发展。荒漠化地区是发展大型光伏电站的优势区域,但风沙环境中沙尘沉积和冲击对光伏发电量预测和光伏电站安全运行存在严重影响,对其相关科学问题的研究仍有着很多不足。因此,本文借助流体动力学仿真方法分别模拟分析了光伏电池板表面及周围的流场结构和光伏电池板表面沙尘冲蚀和沉降规律。主要研究内容和结果如下:首先,基于DPM模型分析了风速、颗粒粒径恒定时不同安装倾角光伏板表面及其周围流场结构,讨论了不同安装倾角光伏电池板对来流风速的放大作用,及其对光伏板的冲蚀规律,结果表明:(1)夹沙气流作用下光伏板表面的风压系数大于净风条件下的对应值,且随着光伏板安装倾角的变化,风压系数发生明显改变,压力中心逐渐上移到达板面中心位置;(2)随着光伏板安装倾角的增加,沙尘颗粒对光伏板的冲蚀面积逐渐增加,并分散在整个光伏板面,且沙尘颗粒对板面的最大冲蚀率和总冲蚀率均近似幂指数型增加。其次,讨论了不同条件下光伏板表面沙尘沉积率的变化规律,结果表明:(1)不同风速、不同沙尘体积浓度来流作用下,倾斜板面上沉积的沙尘颗粒分布并不均匀,沿板面向上呈现分层现象,这意味着在积尘影响下光伏板的各栅光伏模块发电效率将存在差异,这必将导致光伏板出现大型“热斑”现象;(2)当光伏板倾角和来流风速固定时,随着空气中夹杂颗粒粒径的增加,沙尘沉积量呈指数增加趋势;当粒径和倾角固定时,随着风速增加,小颗粒在光伏板表面的沉积量增加很少,大颗粒呈现线性增加趋势;(3)光伏板表面沙尘沉降量随着来流中沙尘颗粒体积分数的增加而逐渐增加,随着光伏板倾角的增加而先增大后减小,在倾角为35°时达到最大值;(4)光伏板的倾角会影响其表面最大沙尘沉积量所在的位置,且倾斜角小于30°时板面上部积尘最多;倾角超过30°时随着其倾角的增加,最大积尘位置由板面下部逐渐上移;(5)光伏板表面沙尘沉积量越大,玻璃板光透过率越小;颗粒粒径越大,玻璃板光透过率越小。最后,利用积尘玻璃板的光透过率模型,讨论了以上不同工况环境下积尘对光伏电池透光率的影响。结果表明:随着沙尘沉积量增大,其对光伏电池透光率影响愈加显著,当光伏板表面积尘量一定时,沉积物粒径越大,光伏玻璃板的透光率越好。上述研究结果可以为光伏电站安全运行、光伏电池板的结构设计以及光伏电池板除尘技术提供理论和设计依据。