风电叶片疲劳共振加载方式参数分析及试验

为解决叶片疲劳加载方式中激振设备存在一部分功率消损及选型困难等问题,提出了一种新的直驱式疲劳加载方式,并通过拉格朗日方法分别建立了离心式、往复式以及直驱式共振加载方式的动力学模型,在分析了各加载方式中激振设备所需参数的基础上,建立了各加载方式设备功率之间的关系,并通过推导功率比值系数,得到各加载方式设备所需最大功率与叶片共振功率之间的关系.实例分析结果表明,通过功率比值系数以及叶片必需共振功率可以快速求得三种加载方式的最大激振功率,且计算误差小于2.7％.直驱式加载方式的设备所需功率及能耗均小于其余两种加载方式,在叶片疲劳测试中,可根据实际测试场景优先选用直驱式共振加载方式.     

叶片闭环可控吸气减振技术实验研究

分析了目前的叶片减振技术,设计开发了一种叶片闭环可控吸气减振系统,在叶片振动试验台上完成了对比实验,测试了减振系统的减振效果。实验过程中,系统实时监测叶片的振动情况,当叶片振动超过预先设定的门槛值时,系统自动地采取吸气减振措施,降低叶片振动。实验表明,当叶顶是光滑密封时,减振系统能使叶片振动减少16％; 当叶顶是蜂窝密封时,减振系统能使叶片振动减少15.3％。     

装有扭叶片的煤粉管道的阻力特性

变异煤粉浓度燃烧器解决了省质烟煤的着火和稳燃的问题，文中首次公开该燃烧器的关键部件－－浓缩器（扭叶片）的阻力特性试验研究结果，扭叶片单相空气流动阻力系数ζｇ为３．２３θ＾－０．５５９Ｒｅ＾－０．２；而气固两相流动阻力系数ζｇｓ为（０．１３５ｕ＋１）ζｇ。     

泛函分析思想在新型风力机叶片设计中的应用

考虑法向力和切向力的叶尖损失,推导并给出了一种改进的风力机轴向和周向因子的计算模型。结合最新设计的高性能风力机专用翼型系列,利用泛函分析方法,研究了风力机叶片展向弦长及扭角分布的泛函表达方法,提出一种新的通用叶片形状的广义泛函方程;考虑实际风场风速的概率分布,空气密度及工业界对风力机叶片的气动与结构设计要求,分别以定速运行方式和变速运行方式下风力机叶轮年发电量输出最大化为目标,以叶片展向分布函数系数为设计变量,建立了2.3MW风力机叶片优化设计数学模型;优化得到2组性能优越的风力机叶片。新叶片的捕风效率和年发电量都远远高于传统风力机叶片,其中,所设计定速叶片最大功率系数达到0.515 7,变速叶片最大功率系数达到0.517 7。     

组合悬臂板的非线性振动响应

为研究电机升高片,发动机凸肩叶片的非线性振动特征,将其简化成组合悬臂板模型,应用弹性薄板理论,推导出考虑阻尼、几何大变形的三个互相耦合的非线性振动微分方程.再使用Galerkin法获得广义坐标中的非线性方程组,采取Runge-Kutta数值分析方法获得了组合悬臂板非线性振动响应和幅频特性曲线.结果表明:由于几何非线性因素对系统的影响,非线性的振动响应小于线性振动响应;非线性共振频率大于固有频率,但仍在组合板各阶固有频率附近;非线性幅频特性曲线具有多值性和跳跃性,其形状与激振力大小有关.     

螺旋桨非正常工作状态的性能预报及强度校核

目前,对于螺旋桨的性能预报主要针对正常工作状态,然而,螺旋桨事故和桨叶损伤在机损事故中很常见,所以有必要研究非正常工作状态时的螺旋桨性能.首先分析了螺旋桨锁定、桨叶折断后转动、桨叶折断后锁定三种状态下的水动力性能,其次分析了锁定状态下的尾流场及尾流场速度分布规律.最后基于workbench平台,分析了三种非正常工作状态下的桨叶应力,校核了桨叶的结构强度.研究结果表明:锁定状态下时,所受阻力大于推力,而且阻力随着进速的增加而增加.锁定状态和折断桨叶后继续工作时的桨叶变形均较小,工程上可以忽略.     

大叶片搅拌器在EVOH聚合釜中的数值模拟

EVOH聚合是伴随放热的固-液两相湍流的复杂反应过程,在工程聚合中容易产生固体颗粒增大、颗粒间粘连和颗粒沉淀等影响颗粒聚合的理想悬浮状态,并且过程控制难以实现。为掌握EVOH聚合釜内的复杂运动规律,确定最佳聚合反应工艺参数,本文利用MRF多重参考系模拟非标新型大叶片EVOH搅拌聚合运动、欧拉模型模拟固-液两相流、湍流状态以标准k-ε湍流模拟和wen-yu模型的颗粒间作用,模拟仿真了颗粒直径为0.1~0.3mm、转速为100~300 r·min-1区间范围的聚合反应过程。结果表明：新型大叶片搅拌下釜内漩涡区域明显增多、湍流程度加剧;叶片斜边处与底部的交接处,流速最大,湍流程度增加,减轻了颗粒沉积;固相体积分数随着颗粒直径增大逐步减小。在转速为100 r·min-1和颗粒直径0.1 mm时,聚合釜内各处固相体积分数接近原比例,有利于颗粒悬浮。     

大型水轮机叶片马氏体不锈钢的超声空蚀行为

利用超声振荡空蚀设备研究了一种大型水轮机马氏体不锈钢合金成分调整前后在蒸馏水和模拟长江水中的空蚀行为.观察空蚀表面形貌,结合力学性能,与普通13-4不锈钢进行对比分析.研究结果表明:3种不锈钢的显微组织由马氏体、铁素体和残余奥氏体组成;降低C,S,Si增加Ni,Mo,Mn并且经过精炼工艺改进后,不锈钢抗空蚀能力高于原合金和13-4不锈钢.调整后不锈钢的空蚀稳定期失重率小于7 mg/h,仅约为原合金的75%和13-4不锈钢的25%.在空蚀过程中,较软的铁素体相首先脱落,其次是较硬的马氏体相,并且观察到了清晰的空蚀表面疲劳源形貌.