基于Maxwell和Simplorer的2 kW低速永磁发电机设计

针对低风速、风资源欠佳且用电困难的地区,为改善风力发电机的低速发电性能,提高风能利用率,设计了一种应用于2 kW风力发电机组的低转速永磁发电机,利用磁路法对2 kW永磁发电机进行电磁设计,获得发电机的主要尺寸参数,其中定子内径为180 mm,铁心长度为90 mm,永磁体宽度为20 mm,永磁体厚度为4.5 mm。采用ANSYS Maxwell软件进行二维建模并分析其空载和负载情况下的磁场分布,通过ANSYS Maxwell和Simplorer联合对其仿真,对其瞬态特性进行分析。在此基础上研制了低转速永磁风力发电机样机,通过对比发电机转速在256～400 r/min时,样机试验与仿真的功率值和效率值,二者的最大误差为4.47%,低于5%,结果表明该低转速永磁发电机设计可行。     

抛物面型聚风聚光发电系统的运行性能分析

为了使太阳能和风能发电系统能够持续稳定供电,提出一种在抛物面聚光镜中央开口并安装风力叶轮的抛物面型聚风聚光发电系统.该系统的聚风发电部分采用基于Wilson模型、NACA-4412翼型叶轮设计的风力机,聚光光伏发电部分采用砷化镓电池为接收器.该文对此风力机的非均匀流场进行了仿真模拟,分析了不同抛物面焦距和中央开口直径对...     

变载荷下风力发电机行星齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性

根据风力发电机传动系统在随机风场中复杂变工况的工作特点,建立了最小二乘支持向量机风场随机风速模型,获得了由随机风速引起的时变风载荷。采用集中质量参数法建立了风力发电机行星齿轮传动系统中齿轮滚动轴承耦合动力学模型,考虑了风力发电机行星齿轮传动的变风载输入、齿轮时变啮合刚度和滚动轴承时变刚度等影响因素,对变风速下1.5 MW半直驱风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行了仿真计算分析,求得了变风速下行星齿轮传动系统的振动位移、各齿轮副的动态啮合力和非线性动态轴承力,为风力发电机传动系统的动态性能优化和可靠性设计奠定了基础。     

1kW垂直轴风力发电机叶片静力分析

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件之一,影响着风力发电机的能量转化效率及安全性.以1 k W垂直轴低风速风力发电机叶片为例,介绍了叶片的基本结构,采用Solidworks对叶片进行建模,分析叶片受力;使用Gambit及Fluent计算叶片在额定工况下所受的风力载荷,简化叶片结构,绘制计算网格,设定计算条件;利用Midas NFX有限元软件对叶片进行静力学分析.仿真分析结果表明:叶片与连杆连接处形变量最小,叶片两端最大,最大变形量为31.25 mm;叶片的受力在叶片与连杆的连接点处最大,最大应力值为69.26 MPa.通过分析计算,得出风电叶片的受力分布规律,为叶片结构的进一步测试和优化提供依据和参考.     

燃烧型脉冲磁流体发电机实验研究

通过对磁流体发电机用推进剂配方、发电通道以及大空间强磁场形成技术的研究,研制了燃烧型脉冲磁流体发电机样机,并测试了发电机的输出电压.实验结果表明:含硝酸铯盐复合推进剂配方可用于脉冲磁流体发电机,标准火箭发动机喷管出口燃烧产物电子密度达到1.9×1012 cm-3,比常规推进剂提高1 000倍;永磁体采用聚磁技术可实现均匀强磁场,在104mm×360mm×500mm的矩形空间内得到磁体系统的平均磁感应强度为1.24T,磁场均匀度超过95%;发电机稳定输出电压为90V,实现了推进剂化学能的转换.研究结果为高功率脉冲电源的研究提供参考.     

喷粉透气砖狭缝内气--固两相流动数值模拟

狭缝型喷粉透气砖是铁水底喷粉脱硫预处理工艺重要功能性元件,对底喷粉脱硫工艺的顺利实施影响重大.结合实际应用情况,基于欧拉-欧拉双流体和颗粒动力学理论,对喷粉透气砖狭缝内气-固两相流进行了三维数值模拟,得到狭缝内的流场、压力场和颗粒相体积分数场分布.喷粉透气砖狭缝内颗粒相体积分数非均匀段长度一般为250 mm,加速段长度一般小于250 mm,在颗粒直径为20μm时单缝内的压降最大,为2350 Pa.工业试验结果表明,底喷粉工艺脱硫效率比同类型顶喷粉工艺提高15%以上.     

叉车发动机舱散热性能分析及结构优化

文章以某型号叉车发动机舱的散热特性为研究对象，建立叉车发动机舱的实体模型，利用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法分析舱内热流场的分布规律；基于数值计算结果，对散热器导风罩和聚风罩结构以及风扇的安装位置进行调整，以改善叉车发动机舱内的气流组织，减小散热器热回流，提高散热器风量、进出水温差及散热量；提出一种组合优化策略，在维持液压油、传动油散热器正常工作情况下提高水散热器性能参数，使得水散热器进风量增加4.4%,冷却水进出口温差增加10.3%,散热量增加9.0%。     

MW风力发电机齿轮动态数值计算

齿轮是风力发电机增速箱最重要的传动零件,由于风力发电是依靠自然风,而风速的随机变化性很大,又造成了增速齿轮的应力随机性变化对齿轮的硬度及抗疲劳能力提出了很高的要求,所以对齿轮动态数值计算是非常必要的。文章利用SOLIDWORKS的齿轮插件,建立风力发电机增速箱齿轮对的实体模型,并运用ANSYS对其进行动态分析,模拟齿轮转动时的工况,对齿轮进行应力分析,找出轮齿啮合时的应力分布规律,对数值计算与理论计算进行比较,验证了数值计算的准确性。     

数值模拟技术在风力发电机领域的应用综述

作为一种新能源,风能对于解决全球能源问题变得越来越重要,对风力发电机流场的研究在过去的三十年中发展迅速。本文对数值模拟技术在风力发电机流场研究领域的最新应用情况进行了介绍,包括了几种不同的方法:作用盘、作用线及嵌套网格方法。本文对利用数值模拟技术研究风力发电机流场具有一定的借鉴意义。     

直驱轮式轴向磁场永磁风力发电机的研究

从降低成本、提高可靠性以及便于维护出发,提出了一种新型直驱轮式轴向磁场风力发电机组,将风力发电机、叶片支撑结构和叶片形成一个整体的紧凑型风力发电机组.分析了用软磁复合材料(SMC)材料作为轴向磁场风力发电机定子材质的可行性.对轮式轴向磁场永磁发电机关键部件进行了设计,对主轴和转子盘进行了结构分析.通过得到的受力图与计算结果,验证了各部件机械结构设计的合理性,为新型风力发电机的研发提供了研究基础.     

板型燃料组件内部流场数值分析

为板型燃料组件的设计和实验研究提供参考 ,采用商用流体力学计算程序 CFX5对板型燃料组件内部流场进行了数值模拟 ,以获得各流速下的板间流场。数值计算结果表明 :板型燃料组件不同流道和单一流道内的流速分布基本均匀 ,在 2 0个流道中居中的 3～ 5流道内的流量比其它流道小一些 ,其中中间流道内的流量最小 ,其流量与平均流量的误差小于 10 % ;提梁对其后部速度场的影响较大 ,对其后部压力场的影响很小。当板间水隙的最大加工误差为0 .15 mm时 ,该流道内的流量与流道内平均流量的误差接近10 %。组件进出口差压计算值与实验值比较接近 ,证明了计算结果的可靠性     

弹性波在非均匀介质中传播的波幅研究

对弹性波在非均匀介质中传播时的波幅进行了研究.利用积分变换,用解析方法求解了一维非均匀区域的不同性质对弹性波传播时波幅变化的影响;将非均匀区域离散成均匀的薄层,结合相邻层的连续条件,建立了数值解法的波幅传递矩阵.通过实例计算,将数值解结果与解析解结果进行比较,数值解结果具有较高精度,为工程实际中的无损检测提供了理论和计算分析依据.     

基于自适应模糊控制的双馈异步风力发电机

双馈异步风力发电机采用交流励磁,利用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获取最大风能利用系数.高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,实现机组的变速恒频运行.模拟仿真结果表明了该方法的有效性.     

复合抛物面型集光器的设计

在非成像光学原理的基础上,分析了复合抛物面型集光器的设计原理．采用数值计算,研究了该集光器的集光性能以及它与多模光纤的耦合．为提高耦合效率,提出了截底法和截顶法．复合抛物面型集光器已用在太阳能装置中,它也能在激光水下通信中得到应用．     

一种基于lightGBM框架改进的GBDT风力发电机叶片开裂预测方法

风力发电机叶片开裂直接影响风力发电机运行,采用梯度提升决策树算法与基于lightGBM框架改进的梯度提升决策树算法对风力发电机叶片开裂进行预测。对比分析了预测准确度与可行性。基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法分析的风力发电机运行数据得出的预测结果优于梯度提升决策树算法,且对于风力发电机叶片开裂预测准确度较高,并具有实用价值。同时该算法能够大幅降低样本中的无效数据,减少计算量。其独立特征合并能够使得划分点特征数量降低,提高风力发电机叶片开裂预测的准确性。最后,风力发电机叶片开裂预测实验结果表明,基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法取得了更好的预测结果,计算量更小且能够准确预测风力发电机叶片开裂故障。     

基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型

对辐射地板传热过程进行分析,提出了基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型.为了验证简化模型的合理性,采用数值模拟计算结果进行验证,并与标准手册中采用的简化模型计算结果进行对比分析.结果表明,当管间距变化范围为50~250mm,换热管上端填充层厚度变化范围为25~65mm及热水平均温度变化范围为25~45℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差均较大,最大分别为20.2%,30.4%和22.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过3%;当管间距变化范围为50~200mm,换热管上端填充层厚度变化范围为15~55mm及冷水平均温度变化范围为10~20℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差也均较大,最大分别为80.1%,17.7%和16.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过2%.     

复合加筋土的强度与应力应变特性研究

为了探索土工格室与水平向土工合成材料联合加筋作用下土的应力变形及强度特性,本文采用理论分析和三轴试验相结合的方法,对此展开研究。首先推导得到了考虑筋材强度发挥和筋土比例的涤纶布-环状刚塑带加筋黄土的强度表达式,然后对加筋土三轴试验结果进行了分析。研究表明,用复合加筋形式,被约束土体的黏聚力有很大的提高,如果环内填土含有草根,则形成二次加筋作用,当草根比较柔软时,加筋后复合体的黏聚力有很大提高,当根比较坚硬,加筋复合体的黏聚力和内摩擦角皆有很大提高。将计算得到的偏应力与小主应力关系曲线与试验曲线进行比较,发现理论计算曲线与试验曲线吻合好,其最大误差在7.6%以内,同时表明环向筋强度的发挥在3%～15%,水平筋强度的发挥为100%。分析了加筋土的应力应变曲线,发现随着轴向变形的增加,加筋土的应力持续增长,未出现应力降低拐点,再次证明联合加筋材料未达到破坏状态.最后本文对强度指标进行分析,发现组合加筋情况下,黏聚力增加了1.569～5.054倍,而单独水平向加筋时,黏聚力增加了0.260～3.019倍,单独环向加筋时,黏聚力提高了0.732～3.417倍;复合加筋与单独加筋情况下,加筋后土内...     

电极形状对介电泳抛光影响的仿真研究

为了解决平面抛光加工中提高精度和效率的难题,根据中性微粒在非均匀电场中可以产生介电泳效应,提出了一种可以提高抛光均匀性和效率的介电泳抛光方法.讨论了介电泳理论及抛光原理,运用COMSOL软件仿真分析了不同电极的电场线分布.仿真结果表明:圆环70~90mm电极形状的电场线分布最不均匀.进行了相应电极的加工试验,试验结果表明:使用圆环70~90mm电极时材料去除率最大,达到0.573mg/min,相比传统CMP提升了19.9%.使用圆Φ60mm电极形状,工件材料去除最均匀、抛光效率最高,2.5h可以将Φ76.2mm硅片全部抛亮,比传统CMP提高了3.6倍,且最终表面粗糙度为0.97nm.在实际加工中,圆Φ60mm电极形状最适合Φ76.2mm硅片的介电泳抛光.     

基于Xflow风机叶片覆冰数值模拟研究

为研究风力发电机叶片覆冰后对其运行性能带来的诸多问题,本文采用格子玻尔兹曼方法-大涡模拟的无网格方法对贵州某1.5 MW大型风力发电场的风机叶片雾凇、雨凇覆冰下的结冰程度、风速及转速对其输出能力的影响进行数值模拟研究,并根据计算结果拟合出一组公式.结果显示:额定风速下雾凇覆冰程度达2％时,与未覆冰(0％)时相比,输出功...     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。