PV Panel Wind Load Effects Design Review

Slide1P.V. PANEL  WIND  LOAD  EFFECTS P.V.  PANEL  WIND  LOAD  EFFECTS F EBRUARY   2011  Arman  Hemmati , Brady Zaiser , Chaneel Park, Jeff Symons, Katie Olver Design Review #3 TEAM 12

Slide2FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Overview • Refresh • Wind-Tunnel • Experimental Progress • CFD Progress • What’s Next 1

Slide3FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Refresh –  Where did we start? 2 • Ideal angle of inclination is 51° • Too much weight for the roof? • Wind-Tunnel testing – Experimental • Computational Fluid Dynamics (CFD) - Computational

Slide4FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Refresh –  Where were we? 3 • Best model for the wind tunnel testing • Screw-Bolt MDoF Model • Why? - Intuitive Design - Robust & Simple • Measurement Method • Drag Plate & Load Cells • Availability & Simplicity • CFD convergence issues discussed

Slide5FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Refresh –  Schedule and Budget 4

Slide6FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Wind Tunnel – Spec. & Set-backs 5 • Wind tunnel dimensions: Target area = 20% (total area) • Status: • Functional – It is currently being used by  Tail fin  group. • Wind Speed – Still unclear how to obtain the correct speed (May use a device!) • Availability of the Tunnel – Time conflict with other groups 20% 20%  137.2  cm 76.2  cm

Slide7FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Experimental Progress – Prev. Design 6 • Feasibility issues related to the previous design

Slide8FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Experimental Progress – Current Design 7

Slide9FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Experimental Progress – Machining 8 • Incremental Bar • Slider • Connection Plate • 0.5” Threaded Support Nut

Slide10FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC Experimental Progress – Machining 9 • Main Connection Nut • Upper Hinge • PV Panel • Lower Hinge

Slide11FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Expectations 10 1. Establish a functional and feasible model a) Rooftop boundary layer b) Panel – Rooftop separation distance c) C.V. size (inlet and outlet buffer zones) 1. Confirm the credibility of the model a) Pressure Coefficient (Cp) b) CD /CL ratio 2. Parameter variation study a) Panel – Rooftop separation distance b) Panel angle of attack c) Wind speed / Reynolds Number d) Number of panel in series

Slide12FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Dummy Run 11 • Open Channel Flow: Geometry – Horizontal Open Channel Simple Physics – Laminar flow Wall (No Slip) Wall (No Slip) Outlet Inlet Velocity (m/s) Height (m)

Slide13FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – First Trial 12 • 2D Flow around a Flat Plate: - Laminar Flow - V in  = 0.005 m/s (1) Inlet (8) Outlet  (2) Wall (No Slip)  (3) Wall (No Slip)  (4-7) Wall (No Slip) Pressure (Pa)

Slide14FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Rooftop Slip Condition 13 • 2D Flow around a Flat Plate: - Turbulent Flow (k-  ) - V in  = 29.0 m/s Wall (No Slip) Wall (Slip) (3) Outlet (8) Outlet (1) Outlet

Slide15FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Pressure Coefficient 14 • 2D Flow around a Flat Plate: - Larger C.V. – Behind the plate - Away from the roof (No Slip) Cp (Dim. Less)

Slide16FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Pressure Coefficient 15 • 2D Flow around a Flat Plate: - Longer inlet in front of the plate 10 m Cp (Dim. Less) Cp (Dim. Less)

Slide17FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Current Model 16 • 2D Flow around a Flat Plate: - No Roof (Open all sides) - Mesh Refinement  (No Effect) Outlet Outlet Outlet Inlet V in = 29 m/s V in = 29 m/s Cp (Dim. Less)

Slide18FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC CFD Progress – Current Model (CFX) 17

Slide19FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC What’s Next – Where are we going? 18 • Experimental: • Complete the testing model • Familiarization with the Wind Tunnel • Computational: • Fully fix the  Pressure Coefficient  (C p ) issue • Confirm the relationship between  C D  & C L   (                  ) • Calculate the Forces

Slide20FEBRUARY - 2011Design Review #3: DeLoPREC www.ucalgary.ca/deloprec