光伏板风载荷的准确预测对光伏系统抗风设计有极其重要的意义,在目前的相关研究及载荷规范中给出了屋顶光伏阵列风载荷系数标准,但没有考虑屋顶风场环境的变化所带来的影响,基于此,在不同阵列参数、建筑形状及干扰建筑等影响因素下对屋顶光伏阵列风载荷进行研究分析,为光伏板的抗风设计提供理论指导,具有重要的工程意义。本文通过CFD软件模拟大气边界层,将原尺寸光伏板的风载荷数据与风洞实验结果比较,以验证该数值模拟方法的可靠性。在此基础上,通过研究阵列相关参数、风向角、建筑形状等因素对屋顶流场的影响,总结光伏板净载荷作用与倾覆效应在不同影响因素下的分布特点,主要结论如下:(1)研究光伏板位置、高度、倾角和风向角对屋顶流场及阵列风载荷分布的影响,结果表明光伏阵列风载荷不仅仅受其局部流动的影响,屋顶涡流的影响同样不可忽略。屋顶中后区域(c/B=0.6～0.8附近),内、外光伏板净载荷作用及倾覆效应均不强烈。光伏板最低点距离屋面高度h的增加导致迎风侧光伏板净载荷作用减弱,当h=0时,光伏板倾覆效应最弱。随光伏板倾角的增大(α=15°～45°),顺风时,各光伏板倾覆效应不断减弱;背风情况下,仅第1排光伏板在倾角α<30°时,净载荷作用呈现增强趋势。随风角的增加(θ=0°～180°),各光伏板净压力系数均呈现先上升后下降再上升的趋势,第1列光伏板峰值净载荷最强,主要集中于15°～30°及135°～165°风角附近;顺着风向峰值净载荷不断减弱,背风工况的倾覆效应最强烈,尤其在θ=120°～165°附近。以上结论为实际工程应用提供了参考。(2)研究比较立方体、凹、凸、L、台阶型建筑屋顶的流场及阵列风载荷分布,结果显示屋顶特征形状处的气流灌入现象是导致屋顶涡流及阵列局部涡流变化的主要原因;相对于立方体建筑工况,凹型建筑屋顶阵列两侧与凸型建筑屋顶阵列中间光伏板净载荷作用及倾覆效应有显著增强;凸型建筑工况的阵列峰值载荷为最强。以上结果表明建筑形状对光伏阵列风载荷的影响不可忽略,尤其是凹、凸型建筑,建议在实际工程应用中对凹、凸形状的建筑屋顶光伏阵列风载荷标准进行修正。在今后的研究中,需考虑建筑物形状带来的影响,并区别于立方体建筑物,以合理分析屋顶阵列的风载荷。(3)研究了屋顶建筑和遮挡建筑位置及相关尺寸对阵列风载荷的影响情况。结果表明,前缘区域中1/4位置及中间区域中靠近屋顶侧缘的屋顶建筑导致较多光伏板风载荷作用显著增强,建议实际工程应用中,尽量不选择这两种工况的屋顶;屋顶建筑位于屋顶中轴线附近且高度比m/H=0.15左右时,可有效减弱屋顶建筑对光伏阵列风载荷的影响。遮挡建筑的偏置距离比γ/L=0.4～0.5时阵列风载荷分布相对均匀;遮挡建筑长宽比的增加主要导致第1排光伏板净载荷作用减弱及第2排光伏板倾覆效应增强。建议选择遮挡建筑长宽较小且偏置距离比在γ/L=0.4～0.5附近,可有效提高光伏阵列的安全性。图[51]表[10]参[65]