基于柔性梁的太阳能电池板清洁力研究

太阳能电池板表面的积灰严重降低了光伏系统的发电效率。在宏观力理论分析的基础上,假设灰尘颗粒为刚性小球,刷丝为柔性梁,分析推导出柔性梁与灰尘颗粒之间的力学模型。依据Elastica理论,分析出柔性梁形变与受力之间关系的超越方程,结合椭圆积分表计算柔性梁的受力情况,得到了灰尘颗粒对刷丝的正压力与刷丝末端偏转角、轴向位移、径向位移三者之间的关系。根据作用力与反作用力,刷丝对灰尘颗粒的正压力等于灰尘颗粒对刷丝的正压力,依据刷丝对灰尘颗粒的正压力计算刷丝对灰尘颗粒的清洁力。结果表明:刷子对太阳能电池板作用力以及清洁力大小均取决于刷丝直径和轴向位移,刷丝直径越大,清洁力越大;刷丝长度为20 mm,轴向位移在14～18 mm时,清洁力较大,清洁效果好。通过刷丝对灰尘颗粒清洁力大小的研究,可以为太阳能电池板机械除尘提供理论依据。