基于FLUENT的贯通型鱼巢砌块水力特性研究

研究鱼巢砌块在不同河流流速下的水力特性,对鱼巢砌块的设计与应用具有重要意义。鉴于目前鱼巢砌块水力特性研究较为薄弱的现状,以一种贯通型鱼巢砌块为例,通过三维数值模拟方法,结合目标保护鱼类的行为习性,探讨不同工况下贯通型鱼巢砌块水力特性,并与物理模型试验结果进行比较。结果表明,鱼巢砌块数值模拟结果与模型试验结果吻合良好,不同工况下鱼巢砌块流态、流速场分布基本相似,即鱼巢砌块内部最大流速虽然随主流流速的增大而增大,但始终小于目标保护鱼类的极限游速,满足鱼类进出砌块的需求;砌块内部流场仅在大流速工况下存在较明显的旋涡区,且最大旋涡尺度始终小于目标鱼类体长,不会对鱼类造成伤害;砌块内部局部最大紊动能随主流流速的增大而增大,但最大值始终小于0.050 m²/s²,属于低紊动能区,适合作为鱼类的休憩场所。     

交错蛮石墙式仿自然鱼道水力学特性研究

根据某工程特点和过鱼要求,提出了三种不同的结构方案,采用标准三维紊流数学模型对比分析了三种方案的水力学特性,并用模型试验对数值模拟结果进行验证。对流场、过鱼适宜性空间和紊动能的分析研究表明,在单级池室中主流流速有先减小再增大的趋势,最大流速出现在长蛮石墙附近;主流两侧的低流速区紊动能范围为0~0.02m~2/s~2,能够形成紊动能较弱的鱼类休息区;同等长宽比时,增加底宽主流最大流速减小0.1~0.2m/s,低流速区面积相对增加5%~8%;同等长宽比和底宽时,鱼道出口的两级池室改为平坡,紊动能减小0.01m~2/s~2。研究结果为交错蛮石墙式仿自然鱼道在实际工程中的应用提供了参考。     

熔盐横向冲刷过冷沸腾水传热特性实验研究

熔盐-汽水换热器性能直接影响塔式太阳能热电站的发电效率,以太阳盐为工质,实验研究了熔盐横掠冲刷管内过冷沸腾水传热特性,工况参数为：熔盐质量流速504～594 kg/(m²·s),熔盐温度350～560℃;管侧质量流速135～226 kg/(m²·s),入口温度260℃,热流密度65～465 k W/m²。研究影响熔盐换热器传热,特性的关键参数与次要参数,其中熔盐温度及水侧压力对传热特性影响较大。最后,将实验数据与文献中的关联式进行了对比分析。     

基于热平衡原理的地埋管地源热泵系统开发利用潜力评价

以淮河生态经济带（江苏段）地埋管地源热泵系统开发利用潜力为研究对象,通过数值模拟的方法,模拟预测地埋管地源热泵系统运行期间地下温度场的变化趋势,确定2种能缓解热堆积问题的地埋管地源热泵系统开发利用方案,并以此为基础评价研究区地埋管地源热泵系统开发利用潜力。结果表明：2种方案下研究区夏季平均制冷潜力分别为7412.35、37863.31 m²/km²;冬季平均供暖潜力分别为16660.87、81316.84 m²/km²。     

Simulation of the effects of electrode parameters on all-vanadium redox flow battery performance

以全钒液流电池为研究对象,利用电池内部传递与反应相耦合的机理模型,模拟电池二维,等温,稳态条件下,电池充电过程电极参数对电池内部极化的影响规律,包括碳毡电极的几何结构参数(厚度Lt和压缩比CR),电学特性参数(比表面积a和电导率)和操作参数(充电电流密度i)的影响.数值模拟结果给出Lt从1.5 mm增至3.5 mm,端电压仅降低3 mV;CR从0.1增至0.5,端电压降低16 mV;a从3.5×10⁴ m²/m³增至3.5×106 m²/m³,端电压降低30 mV;从18.9 S/m增至164.4 S/m,端电压降低87 mV,并给出多孔电极内部过电势在不同条件下不同的二维分布特点;i从100 mA/cm²增至150 mA/cm²,端电压增大57 mV,若同比增大比表面积a,则端电压只增大46 mV.将数值模拟与宏观实验相对比,取得良好的一致性,表明了数值模拟与分析的可靠性.通过增大CR,a,可以明显提高电池性能,为进一步提高电极材料的性能,设计电极结构参数,选择操作参数提供了重要依据.     

平板太阳能集热器冬季运行策略优选实验与集热性能对比研究

为进一步改善平板太阳能集热器(FPSC)冬季水温提升能力的不足，通过搭建的实验平台对FPSC冬季运行策略展开多项实验，分析不同运行模式所对应的集热性能以及适用条件，为平板集热器更高效利用提供参考方案。研究发现：单块FPSC高流速运行的集热效率可达63.74%，各项热性能指标参数优异，但水箱温度偏低；串联、并联系统的水温提升能力较单块模式显著增强，全天温升超过30℃，■效率达到5.15%。其中，并联系统的热效率、对流换热系数、热损失系数分别为51.52%、41.95 W/(m²·K)、4.74 W/(m²·K)，明显优于串联系统的45.33%、38.74 W/(m²·K)、4.81 W/(m²·K)，集热性能更佳；系统冬季低流速运行将出现断流现象，同时水箱内部温度分层明显；高流速运行工况下，降低水箱容积将缩短有效集热时间，无法充分吸收太阳辐照能；增大水箱容积虽能减少集热损失，但系统温升下降造成热能品质降低。     

老龙口水利枢纽鱼道水力特性研究

为了解老龙口水利枢纽工程的竖缝与堰组合式鱼道的水力特性,采用RNGκ-ε湍流模型和VOF方法对该鱼道的水流结构特性及池室内主流、流速和紊动能进行了分析。结果表明,鱼道内水流结构稳定,竖缝处流速小于设计流速2.0m/s,且主流衰减明显,消能效果良好;同时兼具竖缝式和溢流堰式的特点,适合喜好各种水层的鱼类通过,尤其对喜跳跃鱼类非常有利,能满足过鱼对象的需求。     

齐口裂腹鱼趋流行为的水力学特性研究

过鱼设施的过鱼效果取决于能否准确理解鱼类洄游、集群行为与水力学特性之间的响应关系,能否确定洄游路线和集群区域。以西南山区河流特有的齐口裂腹鱼为例,采用Acoustic-Doppler Velocimeter测得试验水槽的流速分布,利用视频捕捉系统获得试验鱼的运动轨迹,将试验鱼的运动轨迹与不同水力因子(流速、紊动能、流速梯度)进行耦合,定量分析齐口裂腹鱼洄游、集群的水力学特性,并研究了与特定水力因子的相关性。结果表明,齐口裂腹鱼上溯运动过程中,水流方向及流速梯度体现了鱼的趋流特性,决定了鱼的上溯运动方向,而对于局部空间内鱼的游泳运动行为,紊动能也是直接的水力影响因子。这为鱼道进口位置的布置提供了科学依据。     

小水电影响下的南方山区河流适宜生态流量

小水电不合理开发、忽视河流生态流量需求等问题给下游河段水文生态带来不利影响，破坏了水生生物的栖息地环境。以广西壮族自治区大环江下湘电站下游河段为例，选择鲤鱼作为目标鱼类，基于鲤鱼流速和水深适宜性曲线，采用生境模拟法模拟分析11个流量工况下研究河段水动力分布特征和鲤鱼质量生境面积分布特征，并运用水文学方法，基于三个评价指标评价最小生态流量的适宜性。结果表明，利用生境模拟法计算的枯水期鲤鱼生存的适宜生态流量为9.38 m³/s、最小生态流量为6.25 m³/s,结果合理、适宜，对于保障小水电下游河流生态环境健康具有重要意义。     

异侧竖缝式鱼道水力特性的数值模拟

竖缝式鱼道因其能够适应不同水位变化、消能效果明显、水流流态稳定等特点而逐渐引起水利工程界的重视。通过数值模拟的方法探究了池室长宽比对异侧式竖缝鱼道水力特性的影响，结果表明，池室长宽比的变化对单位体积耗散率影响较小；主流区沿程衰减率先随池室长宽比的增大而增大，后保持不变。池室长宽比越大，池室内最大流速越靠近竖缝处；不同池室长宽比，池室主流流速与池室最大流速(主流流速沿程变化最大值)比值在一定范围内。池室长宽比L/B在1.00～1.13之间，可在鱼道主流区内获得较好的水流流态、较大的回流区及较好的消能效果，有利于研究区内鱼类的洄游。     

中国近海太阳能资源特征分析及储量评估

利用ERA5再分析资料研究中国近海太阳能年际、季节、月尺度和不同海区的时空分布特征,评估太阳能资源丰富程度,并对太阳能资源总量进行估算。结果表明：多年平均海上太阳总辐射范围为4886～7611 MJ/m²,年均辐射为6429 MJ/m²;太阳辐射随春、夏、秋、冬季节的变化而逐渐减小,分别为1894、1827、1462、1287 MJ/m²,春季最大、冬季最小,春夏季基本持平;月均总辐射在春季5月份最大,为650 MJ/m²,在冬季12月份最小,为377 MJ/m²。从空间上来看,渤海、黄海、东海太阳总辐射相近,年均辐射分别为5625、5581、5622 MJ/m²,南海中西部和中东部年均辐射量最大,并呈现出向南北两端递减的趋势,年均辐射为6843 MJ/m²,较渤、黄、东3个海区辐射平均值高出22%。经估算,中国近海太阳能资源年总量约为14×10⁹GWh,水深H<10、30、50 m的海域太阳能资源年总量分...     

基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟研究

为有效解决电能供需矛盾、改善储能电炉蓄热能力，研究基于TRNSYS平台的PCM层储能电炉蓄热过程的数值模拟方法。以蓄热式储能电炉物理模型为基础，在TRNSYS软件中建立储能电炉数学模型，采用PCM层分析储能电炉蓄热过程，实现建模、整理数据、求解、分析处理于一体的储能电炉蓄热数值模拟操作。实验结果表明：电炉体积为20 m³、蓄热流量为25 m³/h、蓄热温度23/13℃时电炉蓄热率最高；蓄热流量越小蓄热量越高，且蓄热流量对蓄热率影响显著；蓄热电炉上、中、下部温度总体变化趋势均为蓄热-平稳-蓄热，蓄热电炉内流体流速越大蓄热时间越短；蓄热式储能电炉内渐变螺距蓄热装置相较于恒定螺距蓄热装置的蓄热时间短；蓄热式储能电炉相变蓄热材料融化时间随密度增加而增加；当相变蓄热材料密度较小时，相变蓄热材料的平均流速大。     

基于TD—PLS模型预测前馈的垃圾焚烧锅炉脱酸自动控制策略研究与应用

针对垃圾焚烧锅炉半干法脱酸系统自动控制投运率低、控制效果差的问题,在分析脱酸系统运行特性的基础上,设计了一种以PID控制和模型预测前馈相结合的HCl-SO₂协同控制策略。采用以HCl排放浓度作为主要控制目标,SO₂排放浓度作为次要目标的串级PID协同控制策略。在串级PID控制的基础上,基于时间差分偏最小二乘法(TD—PLS)建立HCl排放浓度预测模型作为控制前馈。该控制策略应用于某500 t/d垃圾焚烧机组脱酸系统,实际应用效果表明：脱酸控制投入前,HCl排放浓度波动变化较大,小时排放均值范围20～40 mg/m³,小时排放均值浓度相对标准偏差(RSD)为15.95%。脱酸自动控制投入后,HCl小时排放均值范围在25～30 mg/m³,小时排放均值浓度RSD为6.22%。在协同控制作用下,HCl小时排放均值波动显著减小,单位锅炉蒸发量的石灰浆液消耗量由0.034 m³/t降低到0.027 m³/t,相比投运前降低了21%,在保证出口HCl和SO_2...     

围护结构动态热响应机理及应用

动态性是围护结构传热的本质属性，动态热响应机理是其动态运行规律的体现。围护结构在夏季的动态性比在冬季表现更为典型，因此该文开展隔热建筑的围护结构动态性机理及应用研究。通过研究围护结构的动态热响应机理提出围护结构最大防热量G_max，该指标兼顾多种工况下围护结构热性能的评价。以夏热冬冷地区的重庆为例进行模拟分析。研究发现：G_max<60 W/m²时，提升墙体最大防热量可有效提升其动态热响应性能；G_max在60～90 W/m²之间时，提升墙体最大防热量可较少提升其动态热响应性能；G_max>90 W/m²时，提升墙体最大防热量反而会降低其动态热响应性能。     

ERA5资料应用于中国地区太阳能资源评估研究

利用中国40个地面台站观测资料对ERA5再分析资料太阳能资源要素进行误差评估，结果表明：ERA5资料与台站资料的地表月水平面总辐射回归方程可决系数为0.999。ERA5资料与各台站资料均方根误差最大值为8.7 MJ/m²，平均值为4.9 MJ/m²；相对均方根误差最大值为2.4%，平均值为1.0%。ERA5资料与各台站资料年际变化误差最大值为19 MJ/m²，平均值为3 MJ/m²；百分比年际变化误差最大值为0.5%，平均值为0.1%。ERA5资料与台站资料稳定度误差最大值为0.013，平均值为0.003；百分比误差最大值为2.9%，平均值为0.8%。ERA5资料与台站资料具有较好的一致性，应用于中国太阳能资源评估是可行的。     

基于TRNSYS的太阳能谷电蓄能供热采暖系统性能研究

为了研究太阳能谷电蓄能供热采暖系统运行特性,采用TRNSYS软件建立系统各部件模型,分析了太阳能辐照强度、集热面积和空气流量对系统太阳能保证率的影响,对系统进行优化研究。结果表明：太阳能辐射强度对系统太阳能保证率的影响较大,拉萨全年太阳能保证率波动比上海和北京小;太阳能保证率与集热面积呈正相关;空气流量对太阳能保证率影响较小,当空气流量为40 m³/(h∙m²) 时太阳能保证率最大,相比36 m³/(h∙m²)工况提高了0.26%;选择集热面积为650 m²、最佳空气流量为40 m³/(h∙m²) 的优化系统,相比集热面积为716 m²、空气流量为36 m³/(h∙m²) 工况下的年均太阳能保证率降低了1.22%。本研究可为太阳能谷电蓄能系统的后续研究提供参考。     

燃机压气机启动工况影响因素数值模拟研究

针对燃气轮机启动阶段压气机旋转失速及喘振问题突出的现象,对某燃气轮机压气机部件的启动过程进行了数值模拟,并比较了不同升转速率及进口可调导叶角度的升转过程中,速度云图、沿叶高总压分布等相关参数。模拟结果显示：不同的升转速率对于叶高较低位置流场的影响不大,但是在0.9叶高处会存在明显差异,2 r/s²升转速率下,动叶尾缘流动分离较弱,4 r/s²升转速率下,低速区基本占据流道空间;动叶叶片尖端的流动分离现象在进口可调导叶逆时针旋转5°时,较其他工况得到明显抑制;进口可调导叶角度的变化带来流场改变的同时,在叶顶间隙会出现一个沿着压力侧的高速区。     

阁山水库仿生态式鱼道模型水力特性试验研究

为优化阁山水库仿生态式鱼道水力性能,做了1∶20物理模型试验。首先对设计基本方案的鱼道水力特性进行试验,再分别对鱼道内部池室、进口和出口布置优化方案进行分析。结果表明,三种优化的仿生态式鱼道布置型式结构尺寸均合适,在设计水深条件下达到了流速分布在0.4～1.0m/s的设计条件,鱼道进口水流条件适宜鱼类上溯进入鱼道。研究结果为阁山水库仿生态式鱼道设计提供参考。     

低佛氏数水跃下游水流紊动特性的试验研究

本文应用CDL-86型超声多普勒流速仪,对佛氏数Fr=2.16～4.34的水跃跃前断面和跃后水流的紊动特性进行了试验研究;分析了跃后水流的紊动能量、紊动强度衰减率和水跃消能率等;Fr=2.99可能是这些量变化的突变点或转折点;并通过对试验资料的回归计算得出了跃后水流的紊动能和紊动强度及其衰减率随佛氏数变化的计算式,给出了计入多种影响因素的水跃消能率计算式.认为低佛氏数水跃跃前断面流速分布不均匀以及紊动值的大小对跃后水流有较大影响,近低区较大流速梯度和较大的水流紊动作用是造成水跃下游河床冲刷破坏的主要原因之一.     

360 m2烧结机的余热高效利用技术改造

针对新钢360 m²烧结环冷机中低温烟气外排造成的余能浪费及环境污染等问题，进行有动力热风烧结余热高效利用技术改造。在烧结机料面上引入热风，代替传统的自然冷风参与烧结过程，从而降低固体燃耗，改善环冷机周边环境，提高烧结矿品质。结果显示：余热高效利用技术可以有效减少烧结矿环冷过程中热废气的无组织排放，年处理热废气排放量约25 800万m³，改善了烧结矿冶金性能指标。烧结利用系数提高0.01～0.02 t/(m²·h)，固体燃耗降低2.33～2.35 kg/t，烧结矿转鼓强度提高0.50%～0.54%，筛分指数降低0.12%～0.14%,FeO含量降低0.32%～0.34%。