基于双向迭代离散算法的多联辐射空调系统研究

建立起多联辐射空调系统内部流动的离散理论模型,采用双向迭代算法求解模型控制方程,研究了系统内部分歧管在不同Re数下静压分布和流量分配的均匀性问题.研究结果表明:相同Re数下,分歧管内部冷媒流量分配沿流动方向呈递增式偏流分配,且Re数的增加加剧了冷媒的偏流分配.为克服这种冷媒偏流分配引发的制热不均匀性,从结构设计和控制逻辑两方面措施加以改进,有效提升了冷媒分配的均匀性.     

基于双向迭代离散算法的多联辐射空调系统研究

建立起多联辐射空调系统内部流动的离散理论模型,采用双向迭代算法求解模型控制方程,研究了系统内部分歧管在不同Re数下静压分布和流量分配的均匀性问题.研究结果表明:相同Re数下,分歧管内部冷媒流量分配沿流动方向呈递增式偏流分配,且Re数的增加加剧了冷媒的偏流分配.为克服这种冷媒偏流分配引发的制热不均匀性,从结构设计和控制逻辑两方面措施加以改进,有效提升了冷媒分配的均匀性.     

突扩管道流动加速腐蚀模拟研究

本文利用Fluent软件模拟突扩管下游的流场分布情况,通过改变入口流速和管道突扩比,得到不同条件下管道下游传质系数的分布规律;基于建立的数学模型,得到突扩管下游的传质系数、腐蚀速率与入口流速、管道突扩比之间的关系。结果表明:入口流速一定时,突扩管下游的传质系数和腐蚀速率随着突扩比的增大呈增大趋势,并且峰值位置均向流动方向偏移;突扩比一定时,突扩管下游的传质系数和腐蚀速率随着流速的增大而增大,峰值位置向流动方向移动;模拟结果和实验结果基本吻合。     

基于COBRAS模型的突缩断面溃坝水流特性研究

为研究局部断面突缩对溃坝水流演进的影响,采用有限体积法数值离散雷诺时均方程,并以COBRAS模型为基础建立了三维k-ε紊流数学模型,利用压力隐式算子分割法求解紊流方程,自由液面采用流体体积法追踪。通过经典溃坝物理模型试验资料对数学模型进行验证,在此基础上,数值模拟了局部断面突缩条件下的溃坝水流特性。计算结果表明:断面突缩引发了水流的强烈紊动,断面上游发生水跃、形成负波;溃坝水流在断面收缩处快速雍高,而后向上下游逐渐扩散;动压强在突缩断面的最大洪峰形成过程中达到了最大值,然后逐渐减小;总压强在突缩断面最大洪峰形成前后的一段时间内保持着较为稳定的最大值。     

线板型静电除尘器的电场、流场与颗粒浓度分布的数值模拟

为了深入研究颗粒在静电除尘器内的传输行为,采用开源软件OpenFOAM计算了Maxwell方程组、连续方程、动量方程、颗粒荷电和输运方程,分析线板型静电除尘器内电场、流场和颗粒浓度分布的特点.结果 表明,电势、流场和收尘效率的预测值与实验数据符合良好.在线板型静电除尘器内,电势和电荷密度以电晕线为中心呈对称分布,流场和颗粒浓度场以电晕线连线为对称轴基本呈对称分布.静电除尘器的收尘率随板间距的增加而减小,随电晕线间距的增加先增加后减小.当表示电场力与惯性力之比的无量纲准数MEHD和表示惯性力与黏性力之比的雷诺数Re的平方之比NEHD/Re2＜ 1.31×10-8时,静电除尘器内漩涡几乎消失,一次流占主导地位.当NEHD/Re2＞3.35×10-6时,静电除尘器内流场出现多个大尺度漩涡,电子风占主导地位.当NEHD/Re2＞ 3.35×10-6或NEHD/Re2 ＜3.35×10-8时,大涡模拟和k-ε湍流模型预测的收尘效率相同;当1.31×10-8＜NEHD/Re2＜3.35×10-6之间时,大涡模拟和k-ε湍流模型预测的收尘效率存在较大差异.     

恒定有压扩散流局部非稳态现象数值模拟研究

三维数值模拟采用大涡模拟(LES)方法,小尺度涡的影响采用RNG亚格子模型。通过瞬时流场结构分析,发现在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部非稳态(流动)现象。结合速度历时过程及其频谱分析,探讨了此现象产生的原因,指出扩散段内水流运动由低频摆动运动和高频脉动运动组成,主流的低频摆动是由分离区漩涡的横向振荡诱发的。基于不同雷诺数(Re=500~56000)及边壁扩散角度(5~10度)扩散段内水流运动局部非稳态现象的统计特征,指出对称边界条件下主流在扩散段内做准周期摆动,高雷诺数(Re7000)时其摆动的统计特征不受雷诺数影响;水平扩散段不产此现象的极限扩散角为7度。壁面压强历时过程的频谱分析表明,对称边界条件下扩散段内产生局部非稳态现象时,边壁压强的时域过程并不对称,但频域过程基本对称。计算结果和试验结果基本吻合。     

混流式水轮机飞逸暂态过程的三维非定常湍流数值模拟

根据加速旋转相对坐标系中雷诺时均的连续性方程和Navier-stokes方程,以及转动系统的动量矩方程,推导了水轮机转轮区域的流动控制方程.采用RNGk-ε湍流模型对基于HL220进行改型的混流式水轮机在9种开度下进行飞逸暂态过程的三维非定常数值模拟,着重对尾水管内的流动进行了分析,得到了尾水管中心投影面压力分布随时间的变化情况,以及水轮机内部各测点的压力脉动.     

液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧实验与数值模拟

液体乙醇在微细尺度陶瓷管中流动和管口燃烧,通过实验和数值模拟的方法研究了乙醇微火焰结构和火焰中心温度以及陶瓷管口温度与雷诺数Re的关系。结果表明,Re 15时,火焰高度和宽度无量纲与Re呈线性关系;15Re 18时,火焰高度和宽度无量纲小范围水平波动;当Re18时,火焰高度无量纲与Re又呈线性关系,火焰宽度无量纲在小范围水平波动。火焰中心温度和陶瓷管口外壁温度总体趋势是随Re的增加而增加。同时,实验拍摄图的火焰结构与数值模拟温度图高温区结构近似;火焰高度和宽度无量纲、火焰中心温度及陶瓷管口外壁温度的数值模拟值与实验计算值吻合良好。     

10kW级氢电弧加热发动机非平衡等离子体流动过程的数值模拟

为对10kW级氢电弧加热发动机中的流动与传热过程进行热力学及化学非平衡数值模拟研究,采用的数学物理模型中引入重粒子和电子能量方程考察发动机喷管内等离子体流动的热力学非平衡特性;引入氢原子、氢离子组分方程,结合总体连续方程和适当的化学反应,考察发动机喷管内等离子体流动的化学非平衡特性;数值计算所需的热力学和输运性质在求解过程中按照当地条件参数计算;控制方程组采用基于Roe格式的数值方法进行离散求解。计算获得的发动机性能参数与文献报道结果相比合理符合。数值模拟结果表明,在发动机喷管内壁面,电子和重粒子的温度差远大于沿发动机轴线的二者之差,说明在发动机内壁面附近电子和重粒子偏离热平衡状况比较明显。通过对各种氢组分在发动机内分布及演化过程分析表明,在发动机出口等离子体流动处于化学非平衡状态。     

非均匀来流对三维气固圆柱尾迹的影响

对非均匀来流三维气固两相尾迹流动做了直接数值模拟。气相流场采用高精度紧致差分法的数值方法对N-S方程组进行直接求解。计算颗粒场时,选取Stokes数等于1的颗粒,并采用Lagarangian方法跟踪其运动。颗粒与壁面采用弹性碰撞方法模拟。分析了非均匀来流(Re=260)的情况下扰动对流场特性的影响以及对颗粒扩散的影响。模拟结果表明:入口处的扰动加速了三维大涡的形成以及流体的紊乱以及颗粒在流场中的扩散程度。     

SF6断路器吹弧气体流动的边界元数值计算中基本解的求取

SF6高压断路器开断过程中灭弧室内的吹弧气体是一种非定常，可压缩流动。这种流动是用抛物-双曲型N-S方程或欧拉方程来描述的。由于至今尚未求得此方程组的基本解而无法考虑用边界元法对该种气体流动进行数值求解。文中针对描述该种气体流动的欧拉方程，应用数学理论和方法，在已知质量方程与运动方程的奥森解的基础上，推导出描述断路器灭弧室吹弧气体非定常可压缩流动的欧拉方程的基本解。作为数值模拟实例，文中对550kV SF6断路器空载开断过程中吹弧气体流动规律进行了数值模拟，其结果证明文中导出的基本解是正确的，从而为进一步开发求解非定常可压缩气体流动的边界元数值计算法奠定了基础。     

加热单元凝结水流量平衡方程及其应用

提出了加热单元凝结水流量平衡方程，能够处理具有多股辅助流量的流量计算问题。加热单元的凝结水总流量等于加热单元各股输出流量单独存在时凝结水流量代数和。根据加热单元凝结水流量平衡方程，导出了用凝结水流量核算给水流量的通用方法，可灵活考虑加热单元的各种辅助汽水过程对给水流量的影响，该方法简捷、实用，无需迭代。通过例子进行了验证。根据单元凝结水流量叠加原理，导出了循环函数法中锅炉进水系数计算通式，简化了循环函数法。在循环函数法中，辅助循环中的最低压力加热单元可分解为一个正向单元和一个逆向单元，揭示了循环函数法的本质。     

考虑弯道环流影响的平面二维水沙数学模型(Ⅱ)——模型的验证

运用Chang的S型弯道断面流速分布和中性物质浓度分布,及实际河道的河床冲淤对修正后平面二维水流运动方程和悬移质不平衡输沙方程进行验证,并与修正前的模型进行比较.模拟结果发现修正后模型计算结果较修正前模型计算结果与实测值符合更好.表明二次流项及横向输沙项的加人能更有效地模拟出弯道处的环流水力特性及横向输沙特性.     

基于动态潮流方程的连续潮流模型与方法

连续潮流法(continuation power flow,CPF)是静态电压稳定分析的一个基本工具。针对常规连续潮流法在处理不平衡功率上的不足,建立基于动态潮流方程的连续潮流模型,称之为动态连续潮流模型(dynamic continuation power flow,DCPF)。作为一种系统化的方法,DCPF合理地分配了系统不平衡功率,解决了常规连续潮流计算结果依赖于平衡节点选择的问题,提高了电压稳定评估的精度。IEEE-39节点和实际省级电网的算例结果表明:动态连续潮流模型计算结果不依赖于平衡节点的选择,计算速度可满足在线运行的需要。     

SF_6断路器灭弧室二维轴对称气流场有限元计算

采用加权余数有限无法,对灭弧室内的轴对称气流场进行了数值计算,空间离散采用Calerkin加权积分,时间离散采用泰勒展开式,为了抑制非物理振荡,在方程中引入人工粘性修正。在解法上采用质量集中法(Lumped Mass Method)。计算结果与理论分析相吻和,表明这是一种十分有效的灭弧室气流场数值分析方法。     

变压器油道内冲流电流的一种计算方法

对紊流态下变压器油道内冲流电流的计算进行了研究。描述油内电荷分布的输运方程是一个非线性方程,不存在精确的解析解。应用文中所给定的绝缘油/纸板界面的边界条件并经过合理的简化,推出了该方程的近似解析解和冲流电流的计算公式。公式能描述油流速度、电导率、油温和外加交流电场对变压器油流带电的影响,所引入的修正量可通过实验数据确定。实验证明,计算公式可以用于预测冲流电流的大小,从而避免了繁重的数值计算,为变压器油流带电的计算提供了一种方便的手段。     

Parallel and Turbulent Flow Precipitator Efficiencies for Distributions of Particle Mobilities

Regimes of parallel and turbulent flow in a parallel plate precipitator are discussed as theoretical idealizations. Particle trajectories and resultant efficiency of an ideal parallel flow device are described and compared with the Deutsch equation analysis, based upon complete mixing in turbulent flow, for a single mobility species. A relationship is developed between particle size and mobility which incorporates field and diffusion charging and the Cunningham correction to Stoke's drag. Log normal distributions of particle size are transformed into mobility distribution functions. Efficiencies based upon parallel flow and turbulent mixing are expressed for the particle mobility distributions by finding incremental efficiencies for each segment of a given distribution and weighting each segment by its relative proportion of the whole. These efficiencies are compared with each other and with the result obtained by inserting the mean mobility into the Deutsch equation. It is shown that, for relatively high standard deviation, use of an average mobility value in the Deutsch equation can result in device efficiency characteristics quite similar to those resulting from collection of the various mobility species in parallel flow. A much lower efficiency results from incremental analysis of the same distribution under the assumption of turbulent mixing.     

Fast calculation of a voltage stability index of power systems

The minimum singular value of the Jacobian matrix of the load flow equation may have been preferred as an indicator of voltage collapse when the static voltage stability of power systems is studied. In this paper, the authors propose a highly efficient algorithm to calculate the smallest singular value of a Jacobian matrix of the load flow equation by employing the noniterative characteristic of an incremental condition estimation (ICE) method and the sparsity characteristic of large scale power networks. Both theoretical bases and computation costs of the algorithm are also detailed in the context. Finally, a practical application example is also given for demonstration     

发电机用功率表示的稳态控制潮流的分块降维算法

介绍一种将发电机用功率表示的控制潮流算法.给出了稳态控制潮流修正方程及其雅可比矩阵,并对修正方程进行分块降维,使降维后的修正方程系数矩阵具有比常规潮流雅可比矩阵更小的维数,再利用矩阵求逆修正引理进行分决求解.对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的.     

火电机组辅助汽水系统热经济性矩阵分析方法

在分析机组回热抽汽量变化对机组作功量和吸热量影响的基础上,得出回热抽汽效率矩阵和再热吸热系数矩阵,然后推导出计算辅助汽水系统对机组作功量和吸热量影响的矩阵增量方程,并建立了煤耗率微增量方程。该方程可以直接计算各辅助汽水流量引起的机组煤耗率的变化值,提出了一种从机组作功量和吸热量变化的角度对热力系统辅助汽水系统热经济性进行深入分析的新方法,并通过实例对该分析方法进行了验证。