多级轴流风机轴向间距变化对性能的影响

运用三维黏性流动计算软件NUMECA-FINE对1台多级轴流风机进行了数值模拟计算.针对3种不同动静叶排轴向间距,重点分析了轴向间距的变化对风机性能的影响.结果表明,在额定流量附近随着动静叶排轴向间距减少,动静叶片间距对风机的效率和压升影响不大.因此,适当改变风机动静叶排轴向间距不会影响风机压升和效率,从而可减小多级风机的轴向尺寸,以方便发电机结构布置.     

纵向涡强化竖直平板自然对流换热的数值模拟

利用纵向涡发生器强化换热是一种有效的无源强化方式.文中运用PHEONICS计算软件对纵向涡发生器强化竖直平板自然对流换热进行了数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好.在此基础上,对纵向涡发生器的几何因素及在竖直平板上的布置方式进行了模拟研究.结果表明:采取多排布置时,纵向间距d1会影响换热,当d1为35mm时平均换热系数达到一个最大值;在其它几何条件相同的情况下,错列布置方式的整体换热效果优于顺列布置的情况;对于底边为20mm的纵向涡发生器采取错列布置时,换热效果是翼高和横向间距d2两种因素的叠加,最佳翼高和横向间距分别是20和90mm.     

使用WRF-Fitch对湖区风电场风力发电机尾流效应特征的数值模拟

为解析不同稳定度情况下多种风机排布配置对尾流效应的强度、作用范围和风能利用效率的影响, 以鄱阳湖地区风电场为例, 使用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecast)和Fitch尾流模型进行模拟实验。结果表明: 在不同大气层结稳定度情况下, 单个风机尾流效应的影响范围能够达到下游4~10 km处, 对下风向风速的削弱强度可达−0.2~−1.2 m/s。在风的来向上风机数量越多, 下游风速减弱越大; 正方形紧密排布风电场的尾流效应对风速的削弱效果最明显, 而空心菱形稀疏排布风电场的尾流区风速更容易恢复。由于不稳定的大气层结内热力和动力湍流交换强度更强, 更有利于尾流区内中动量的交换和下传, 因此稳定大气层结的尾流效应影响范围比不稳定大气层结更广。风机所在位置垂直剖面上的湍流动能呈现中心最强、向外耗散的特征, QKE(湍流动能的两倍)随着高度增加而先增至最大值(> 19 m²/s²), 再减至0左右, 之后趋于稳定, 最大值出现在约离地90 m的高度, 估计尾流效应的垂直影响范围可达约离地1.1 km的高度。     

交叉潮汐透平阵列能量输出的数值研究

为了使交叉潮汐透平阵列得到更好的应用,针对交叉透平阵列的特性对建立在叶素理论(BE)、激盘模型和计算流体动力学(CFD)技术基础上的计算潮汐透平水动力性能和流场的BE+CFD方法做了进一步的完善.通过该方法深入研究了交叉透平阵列结构参数对阵列透平能量输出特性的影响,结果表明:透平阵列最优横向间距为2.5倍透平叶轮直径;透平阵列纵向间距越大,透平的能量输出越高,纵向间距为6倍透平叶轮直径时,4排交叉透平阵列的相对功率系数可达3.74;最优结构参数时,前两排透平的能量输出较相同条件的单机透平提高了11%.据此,提出了一种新的交叉透平阵列布置方式,经过比较发现,新的交叉透平阵列布置方式较原交叉阵列的优势更为显著,从流场周围吸收的能量更多,透平阵列的能量输出更高.     

全风向来流非高斯风场风机疲劳寿命可靠性分析

在Hermite矩模型基础上,根据Kaimal谱生成某典型风机结构正常风速条件下,三种不同概率特性风场(高斯、非高斯硬化和软化),在考虑来流风向和平均风速联合概率密度条件下,以塔架基础连接处为例,对风机进行疲劳寿命可靠性分析.由叶片的气动模型和多体动力,计算出风机的动力响应,并对响应的时域和频域特性进行分析.基于线性损伤累积理论和Paris公式,对来流全风向条件下的裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命进行了详细讨论.结果表明,裂纹形成寿命对风荷载的非高斯性较为敏感,而裂纹扩展寿命对风荷载的非高斯性并不敏感,需要考虑风荷载的非高斯性对风机结构疲劳损伤的影响.此外,在考虑全风向来流条件下,疲劳裂纹形成和扩展阶段的失效位置相同,均在主导风向上.     

膜式壁式脱硫用换热器

我校一种用于烟气脱硫装置的“膜式壁式脱硫用换热器”日前获得实用新型专利．换热器的无缝钢管外沿轴向设有连接相邻钢管的翅片，无缝钢管束与翅片相连形成一道沿钢管轴甸的膜式壁．无缝钢管束可采用平行布置、错列、顺列，无缝钢管间的横向间距S1与无缝钢管外径d的比等于2．0～3．0，纵向间距S2与无缝钢管外径d的比等于1．2～2．0，无缝钢管d与翅片的厚度t的比等于9．5～16．由于膜式壁不易积灰，从而大大减缓了无缝钢管与翅片的腐蚀，减少了通风阻力，强化了传热效率．     

植保无人飞机的抗风能力测试系统的研发

针对抗风能力是衡量植保无人飞机飞行稳定性、安全性和喷洒作业质量的重要指标,研发了基于变频控制技术的植保无人飞机抗风能力测试系统.该抗风能力测试系统包括轴流风机总成、液压升降平台、变频控制装置和气流场监测装置等4个部分.气流场监测采用网格化测量方法,使用风速传感器测量各节点的风速,采集了不同频率和不同离地高度下风机制造的各节点风速和风向.试验结果表明:在自然风速低于3 m·s~(-1)的情况下,该抗风能力测试系统能生成长约5 m、直径约3 m、风速带离地高度为3～7 m的可调横向侧风圆柱形气流场,且风向一致,可满足植保无人飞机抗风能力测试试验的需要.     

硐室型矿井风流调控技术

介绍了矿井风流调控的传统方法及矿用空气幕的布置形式,并将安装在巷道侧壁硐室内、具有柔性风门隔断风流、柔性风窗增阻减少风流和硐室型辅扇或风机机站引射风流作用的矿用空气幕定义为硐室型风流调控装置。现场应用研究结果表明,柔性风门的风流隔断率可以达到85%～88%,柔性风窗可有效对运输巷道中风流进行增阻,硐室型辅扇或风机机站的引射风量可达到30～40 m3/s,在难以设置风门、风窗、辅扇和风机机站的运输巷道中能有效控制风流短路、风流反向、风流循环、增加或减少巷道风量等,这不仅可以强化中段通风网络的排烟排尘效果,保     

江苏环港风电场风能资源特征分析

利用江苏环港风电场一座测风塔2010年12月至2011年11月的逐10 min实时观测数据, 对该地区风能资源特征进行综合分析, 得到该站点10, 50, 70和80 m高度的年平均风速为4.0~6.1 m/s, 年平均风功率密度为80.4~238.4 W/m2, 年有效风功率密度为116.5~262.5 W/m2, 年有效风速小时数为5777~7845 h, 年有效风能密度为679.3~2041.5 (kW?h)/m2。全年主导风向为NNE, N和NE, 三者之和接近全年风向的三成, 主导风向的风能密度接近全年的五成, 风速主要集中在3~8 m/s, 约占全年的80%。 总体来看, 该地区风能资源丰 富, 特别是已建设风机的轮毂高度年有效风功率密度达到250 W/m2以上, 有效风速小时数接近全年的90%, 具有很高的开发利用价值。     

大长宽比平单轴光伏板风荷载试验研究

针对大长宽比的平单轴光伏板风荷载特性展开风洞试验研究，分别考虑了单体和阵列布置形式、0°至60°下7种光伏板倾角和7个来流风向，分析了光伏板的最不利来流风向、单体模型和阵列模型的风荷载分布，讨论了阵列布置时风荷载的干扰效应，与四个国家或地区的抗风规范进行了对比并给出了分区体型系数建议值. 研究发现：0°与180°为光伏面板阻力和倾覆弯矩的最不利风向；局部体型系数的分布及大小、绕转轴的弯矩系数和整体体型系数受到光伏板倾角及来流风向的影响. 对于绕转轴倾覆弯矩系数，小倾角的平单轴光伏板相对于大倾角的平单轴光伏板数值更大，对于光伏面板阻力，大倾角的平单轴相对于小倾角的平单轴光伏板更不利. 局部体型系数分布沿来流风方向呈现梯度变化，气流分离导致迎风拐角位置处的局部风荷载发生剧烈变化且出现极大值.     

风传感器风向编码器的改进

测风传感器测量风向的主要部件是一种利用格雷码编码的编码器，在已有编码器结构的基础上，通过对发光管和光敏管及码道的重新排列，重新设计转动部件，改进了风向编码器的结构，使新型风传感器的机体体积更小、重量更轻，结构简化。     

基于风速估计和风剪切的风力发电机组变桨距控制

为提高大型风力发电机组捕获风能的能力,改善其主要零部件受荷载情况,提出基于有效风速估计和风剪切的风力发电机组独立变桨距控制策略.以某5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对传统统一变桨控制策略和独立变桨控制策略进行仿真比较.结果表明:相对于统一变桨距控制策略,独立变桨距控制策略不但能满足维持风力发电机组输出功率额定值稳定的要求,而且使发电机组主要零部件的受荷载情况得到明显改善.     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

加速装置下风力机设计方法与性能研究

以叶素动量理论为基础,设计了传统3叶片式、加速装置3叶片式和加速装置4叶片式风力机3种构型,并获得3种风力机的气动和结构参数.提出了加速装置下风力机气动和结构参数设计方法.建立了3种构型风力机的空气动力学模型,计算得到其功率分布和年发电量分布.分析结果显示:在相同额定功率和年发电量的条件下,加速装置风力机风轮尺寸相对传统风力机减少了35％,风能利用系数提高1倍以上.得到了一种工作在加速装置下的高效风力机,为风力机的设计和开发提供了新思路和可靠的理论依据.     

不同风速下风力机叶片的振动特性研究

针对风力机叶片在正常工况下运行时受到周期性的气动力导致叶片发生振动,降低叶片使用寿命的情况,研究了风力机叶片在不同风速下的振动特性。选取不同风速条件下的5种工况 (风速范围为15~40 m/s),选用CFD方法对NREL PHASE VI叶片进行模拟计算,获取不同风速下的振型和振动位移曲线。结果表明：叶片的主要振型是挥舞和摆振,高阶叶片振型存在着弯曲和扭转组合的复杂变形;来流速度从15 m/s增大到40 m/s时,叶片吸力面的压力分布不均匀性不断提高,来流速度为40 m/s时最大压力差值约达到3 000 Pa;来流速度为15 m/s时振幅最小为0.525 4 mm,来流速度为40 m/s时振幅最大,为3.628 2 mm,约是最小振幅的6.9倍;5种工况的振动曲线均呈现衰减趋势,叶片趋于稳定振动;当来流风速越大时,由来流风所产生的气动力对叶片的作用力越大,叶片的振幅呈现增大的趋势。研究结果可为风力机设计提供参考。     

风力机旋转叶片脉动风场建模与数值仿真

分析了风力机风场模型与普通建筑风场模型的相同点和不同点,指出叶片的转动将改变叶片上风速模拟点风速谱的能量分布,使相当部分的频率能量集中到风轮旋转频率及其倍频处.根据标准von Karman模型和旋转采样谱模型,推导并建立了风力机叶片的脉动风速谱功率矩阵,并在此基础上,采用谐波叠加法模拟了叶片脉动风速模拟点的风速时序数据.     

不同结构参数下桥梁风障阻风性能试验研究

为探究不同结构参数对桥梁风障阻风性能,本文通过风洞试验,获取了不同构造形式的挡风障整体及局部流场分布规律。试验结果表明,不同风速下,桥梁风障后方折减规律一致。利用风速折减系数作为风障阻风性能评价指标,定量的分析比较了挖板圆孔式风障及障条式风障在不同风速工况下的阻风效果,发现安装桥梁挡风障后,车道上风速折减系数最低仅为裸桥工况的20%,同时对比分析了孔隙率、障条宽度等结构参数对桥梁风障阻风性能的影响规律,试验结果为桥梁挡风障的设计提供了理论参考。     

风速梯度对风力机设计影响的理论分析

根据风速指数规律分布,采用三种计算过程,对风轮扫掠面积上的真实风功率做了定量计算.数值积分计算结果表明,在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,风速梯度对气动设计影响甚微,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的.     

环境条件对直流风洞风速测量结果的影响

为了研究风速仪器检定对环境测量仪器性能参数的要求,确定检定过程中环境条件的限制范围,通过动态测量和数据比对的方法,获得不同环境条件下风速测量结果的实验数据,定量分析了风速检定实验室的房间阻挡物、温度、湿度和气压等要素对测量结果的影响。结果表明,实验室内有阻挡物时的风速稳定性系数和测量误差均比无阻挡物时大1倍以上;实验室的温度、气压和湿度3个要素中,温度变量对风速测量结果影响最大,相对湿度的影响最小;在检定过程中,当实验室温度变化超过1℃、气压变化超过25hPa、相对湿度变化超过38%RH时,会对测量结果造成可估量影响。     

微机型超声瞬时风速风谱测量系统

介绍一种微机型超声瞬时风速风谱测量系统。该系统发挥无惯性检测的优势,结合计算机技术,完成瞬时风速和阵风风速谱的测量,从更高层次上揭示自然风的特性。经过风洞鉴定及强台风野外实测考验证明,该系统具有精度高、频响快、工作可靠等特点,有广阔的应用前景