叶片精锻三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟系统

采用基于边界构形的内缩法,实现了三维畸变网格的重新划分;提出了初矢修正法对触模节点的位置进行修正,解决了由于离散的模具网格的法矢不连续造成的“死锁”问题;采用准静态迭代法简化了速度场和温度场耦合计算过程;特别是针对减速因子β的选取,建立了适用于三维复杂成形过程刚粘塑性罚函数法有限元三次因子法的计算公式,并结合进退搜索法提出了改进的三次因子快速算法,提高了模拟计算效率和稳定性,在此基础之上,开发了面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性热力耦合有限元模拟分析系统(3D-CTM),系统的可靠性得到了圆柱体镦粗的验证．对单榫头叶片精锻过程的模拟分析结果表明,3D—CTM是模拟分析叶片精锻过程的可靠工具。     

面向空气质量数据分析的广义零膨胀二项模型研究

针对化工园区气体超标排放的质量监控和超排计数问题,构建了广义零膨胀二项分布模型。在统计气体超标排放次数时,发现超标次数具有典型的零膨胀特征。传统的零膨胀泊松模型和负二项回归模型等会低估零膨胀概率,将传统的二项回归模型推广到更为一般的形式,构建了广义零膨胀二项分布模型。该模型满足了期望小于方差的特性,较好解决了超标排放中出现的既有过离散又有零膨胀的问题。实验表明,广义零膨胀二项分布模型具有较好的拟合效果,适应性和鲁棒性均较强。     

大型风电长叶片气动外形的高效低载三维设计

海上风力机等大型风电设备叶片较长，所承受气动载荷较大，易产生变形，影响气动性能和运行稳定性。针对这一问题，以美国NREL实验室的5 MW大型风电叶片为例，对其进行以各截面翼型形线、安装角及额定功率下桨距角为设计变量的高效低载三维优化。优化基于动量叶素理论和多岛遗传算法，以叶根弯矩最低和风能利用率最大为优化目标，并将优化叶片与原始叶片于变桨、变风况下的气动性能进行对比。结果表明：在设计工况下，相较于原始叶片，优化叶片在保证高气动效率的同时叶根弯矩降低了5%；变风况条件下，变桨前优化叶片的风能利用率平均提升了1%，叶根弯矩平均降低了5.8%，变桨后优化叶片的叶根弯矩平均降低了4%。     

大型汽轮机长叶片全工况动应力数值计算及试验研究

针对当代大型汽轮机全工况灵活性运行关注的突出问题，以哈尔滨汽轮机厂有限责任公司1 000 MW等级空冷汽轮机低压末级叶片为研究对象，提出了一种长叶片动应力仿真分析方法。结合长叶片动态试验，论证了计算方法的有效性。理论分析表明，汽轮机低负荷运行工况下流动分离引起叶片表面涡激效应是叶片动应力增加的重要因素。从工程应用的角度出发，将气动流场叶片表面压力脉动值作为结构场激振力的激振因子，进而计算分析叶片在不同工况下的动应力是可行且有效的。经过多方案比较，仿真计算与试验结果取得了很好的一致性。叶片仿真和动态试验的结果表明，末级叶片最大动应力出现在20%负荷附近，叶身动应力峰值约为许用值5%，具有足够的耐振强度和安全裕度，能很好满足大型汽轮机全工况灵活性安全可靠运行要求。     

Bezier曲线设计涡轮叶片造型与CFD验证解析

通过选取某尺寸的涡轮和流量值作为案例,解析了运用Bezier曲线设计涡轮叶片造型的过程,进行了计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)验证,得到涡轮机械性能预测曲线,验证了涡轮叶片造型设计。