基于TFD模型对大小长山岛海域潮流能估算

基于潮流场评估的数值模型(tidal flow development,TFD)对大连大小长山岛之间海域的潮流场进行数值模拟,得到该海域沿水深平均的潮流场分布。模型计算和实测结果接近,可得出该海域潮流为明显的往复流,最大流速可达到2 m/s,较适合进行潮流能开发应用。结合有效影响因子SIF评估方法对该海域潮流能进行评估,大潮期间最大瞬时峰值潮流能储量为90 MW,可开发利用总装机容量达到18 MW,年平均发电量3.3×10~7 k Wh。结果表明,该数值模型可有效弥补潮流能流速实测资料不足的问题,为准确评估潮流能储量提供一种有效的方法。     

江苏沿海潮差能和潮流能区域分布研究

文章采用东中国海二维潮波模型,基于2006年夏季大潮潮流数值的计算结果对江苏沿海潮差能和潮流能开展了区域分布研究。就潮差能而言,通过对比分析《江苏沿海功能区划》所拟定的3个潮汐电站站址(灌河口、射阳河口和长江口北支)所处的地理位置及相应的潮汐要素,发现灌河口站址自然条件相对较优,推荐采用单坝单向水库在该区域进行潮差能的开发。就潮流能而言,通过分析区域内潮流平均流速和椭圆图的分布特征,发现江苏沿海南部的小洋口地区和长江口南支的北港、南槽地区具有较好的潮流能开发利用潜力。     

舟山群岛海域潮流能数值估算与分析

基于高分辨率数值模式,在利用实测数据进行模型验证的基础上,对中国潮流能分布最为集中的舟山群岛海域的潮流能进行估算和分析,对最大潮流流速超过2.5m/s的8处水道的潮流能分布状况进行对比和分析,研究结果表明:舟山群岛海域重要水道潮流能理论蕴藏总量约为1400MW,其中在资源丰富的重要水道的技术可开发总量约为200MW(换算为1a的发电量,约为2005年舟山市用电量的1.5倍),最大能流密度约为27.24kW/m2,平均能流密度约为13.83kW/m2;通过对比各重要水道潮流特征,认为龟山水道具备更好的潮流能开发环境。     

普陀山-葫芦岛水道潮流能资源评估

针对潮流能资源丰富的舟山普陀山-葫芦岛水道,在利用FVCOM数值模式对该海域潮流场进行准确模拟分析的基础上,运用Flux法和Garret法对该海域的潮流能资源可开发量进行了评估及对比分析。结果表明:全区有效流时大于4 000 h的区域面积为310×10~4m~2,有效流时大于5 000 h的区域面积为87×10~4m~2;该水道潮流能理论功率由南向北呈递增趋势,北口代表断面最大,瞬时理论功率可达92 MW,中间断面次之,最大瞬时理论功率约为61.6 MW,南口代表断面的功率最小,最大瞬时理论功率约为24.9 MW。利用Flux方法计算该水道的资源可开发量为1.98~3.23 MW,Garret方法估算该水道的资源总量为5.33~6.08 MW,研究成果可为该海域即将开展的潮流能测试区泊位选址和示范工程规模设计提供科学依据。     

瓯飞围海潮汐电站能量估算及环境影响研究

采用考虑实际潮汐发电过程的能量数值估算方法,在大量实测数据验证的基础上对围海工程造成的海洋环境影响进行模拟分析,并且估算瓯飞海域的潮汐能储量和技术可开发量。研究结果表明,瓯飞潮汐电站的建设对瓯飞海域水动力环境影响较大。瓯飞海域潮汐能理论蕴藏量约为7.43×109k Wh,技术可开发量约为3.60×109k Wh。考虑当今技术水平,瓯飞电站装机容量可为412 MW。该研究认为瓯飞海域具备良好的潮汐能开发前景,为其可行性研究提供技术支持。     

福建兴化湾附近海域水动力特征研究

基于兴化湾海域实测水文资料,采用相关潮汐潮流调和分析方法建立了附近海域二维水动力数学模型,研究了附近海域的潮汐潮流特性。结果表明,兴化湾海域潮汐属于规则半日潮,平均落潮流历时长于涨潮流历时;测区实测涨潮流流速大于落潮流流速,但落潮流历时长于涨潮流历时;工程海域潮流变化主要受协振波所控制,潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动形式是以往复流为主并伴有旋转性质的混合流态;兴化湾湾内和口门附近以往复流为主,湾外呈旋转流特征;兴化湾内是受南日水道和兴化水道两股潮流作用,水流动力变化特征是兴化水道强于南日水道,其中湾内南侧海域主要受南日水道潮流控制,湾内北侧和深槽海域主要受兴化水道潮流作用。     

南海岛礁海域波浪能资源分析及总量评估

基于波浪能的能通量原理,建立代表区段长度的概念,提出针对于海岛海域的波浪能资源蕴藏量评估方法及具体公式。通过第3代波浪谱模型SWAN对南海海域近10年的波浪场进行数值模拟,并利用实测波浪资料进行验证。在此基础上重点刻画该海域波高、周期、能流密度等波浪能资源时空分布特征,利用新方法对南海岛礁海域波浪能资源蕴藏量进行估算。结果表明,以离岸50 km等值线为波浪能量输入线时,南海群岛波浪能理论蕴藏量约为18300 MW。其中,西沙群岛海域约为2600 MW,东沙群岛海域为2120 MW,中沙群岛海域约为6720 MW,南沙群岛海域约为6860 MW。     

渤海、黄海、东海波浪能资源评估

采用WRF模式生成的风场驱动第三代海浪数值模式MASNUM-WAM、WAVEWATCH-III(WW3)和SWAN,得到渤海、黄海和东海2003年1月~2012年12月高分辨率波浪场,将模拟结果与28个波浪浮标和11个"浪龙"(AWAC)调查资料进行对比分析,发现两者具有良好的相关性。分析该海域波浪能资源的时空分布规律,估算波浪能资源:渤海、黄海和东海离岸20 km连线上,波浪能资源储量分别为64.19×10~4、211.67×10~4和770.90×10~4k W。研究表明舟山群岛以南海域蕴藏着丰富的、适宜开发的波浪能资源。     

基于致动盘的潮流能水轮机尾流场研究

相比于三维CFD叶片真实模拟,致动盘方法将水轮机简化为流场中分布有作用力的核心区域,所需网格大大降低,节省了计算资源和计算时间。文章介绍了一种精度适中、计算成本较低的潮流能水轮机CFD致动盘数值模拟模型,将动量理论与CFD方法相结合,通过致动盘来模拟水轮机对流场的作用,通过求解Navier-Stokes方程获得尾流场。对比基于致动盘理论的数值模拟结果与真实水轮机的水槽实验数据,结果表明,致动盘数值模拟在远尾流处的结果比近尾流处更加接近实验值,致动盘方法很容易捕捉到远尾流的流场情况。研究结果可为潮流能大规模利用的数值模拟提供依据和参考。     

潮流能水平轴水轮机振动位移时间序列的自相似性研究

为了研究潮流能水平轴水轮机振动位移时间序列的自相似性,文章在不同的波流共同作用下对20kW潮流能水平轴水轮机进行数值模拟和波浪水槽试验,并将数值模拟与试验结果利用分形维数的方法计算得到Hurst指数,再由Hurst指数判断上述位移时间序列是否具有自相似性。数值模拟和试验结果表明:潮流能水轮机振动位移时间序列具有自相似特征,为采用自相似理论研究潮流能水轮机的动态特性奠定了数学基础,所揭示的时间序列整体与局部之间的关系及其自相似性为潮流能水轮机的故障诊断提供了技术支撑。     

能源介质的综合调整法

本文针对宝钢能源中心动力控制台的十种能源介质的供应、平衡与调配 ,在总结经验的基础上 ,设计出“能源介质综合平衡图” ,通过定量分析 ,重点论述了各种能源介质之间的相互关系。提出了合成转炉、高炉煤气的新论点     

摆式波能发电装置在不规则波中的性能分析

通过建立Matlab/Simulink仿真模型求解Cummins方程,计算摆式波能发电装置在不规则波中的瞬时功率和平均功率,同时考虑线性和非线性动力摄取系统的影响.线性假设下的数值结果与试验数据的对比验证目前数值模型的精度.进一步使用摆板-液压系统联合仿真模型研究液压式转换装置中不同影响因素对发电功率的影响,发现液压系...     

卫星遥感地理信息与数值模拟应用于风能资源综合评估新尝试

该文提出一套综合的应用于风能资源评估的分析系统。应用卫星遥感反演出地形、地貌特征，融合地理信息数字高程数据，获得三维TM图像，在三维地形上进行风场的数值模拟和分析，得到该区域风能分布图，用以进行风电场宏观选址；根据宏观选址结果，通过在备选风电场进行风实测，应用研制的风能资源分析软件对该实测资料进行进一步地可行性分析，为风电场的开发作好前期的准备工作。     

山东褚岛北部海域波浪能资源分析

山东省褚岛北部海域是中国建设中的波浪能和潮流能试验场场址所在,该文利用MIKE21 SW波浪模型结合实际观测对该海域的波浪场进行模拟计算,分析该海域的波浪特征和波浪能资源分布,评估试验场海域波浪能发电装置可进行试验测试的有效时间。研究发现:褚岛北部海域的波浪场空间分布较规律,波高等值线基本平行,向外海逐渐增强,年平均有效波高0.6~0.8 m,年平均波浪能密度2.0~3.0 kW/m,且季节差异显著。冬季波浪能资源丰富,波浪能密度可达6.0 kW/m,夏季则较弱。试验场海域波浪能可利用的有效时间全年约3494 h,主要集中在冬半年。     

NUMERICAL PREDICTION OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN PEM FUEL CELLS

A numerical three-dimensional model is developed that includes the energy equation to predict the temperature distribution inside a straight channel proton exchange membrane (PEM) fuel cell and the effect of heat produced by the electrochemical reactions on fuel cell performance. A control volume approach is used and source terms for transport equations, heat generation, and a phase change model are presented to facilitate their incorporation in commercial flow solvers. Predictions show that the fuel cell performance depends not merely on the inlet humidity condition, cell voltage, and membrane thickness but also on the temperature rise inside fuel cells.     

组合式相变材料蓄热系统中相变温度分布研究

建立了组合式相变材料蓄热系统物理模型，在忽略显热的假设条件下研究了相变温度呈线性分布的组合式相变材料蓄热系统传热特性，得出了最优线性相变温度分布，并采用考虑显热的数值计算（有限差分法）证实了理论分析得出的最优相变温度与实际相变温度分布几乎相同。     

MODELING OF TRANSPORT PHENOMENA IN A GAS METAL ARC WELDING PROCESS

A numerical study of three-dimensional heat transfer and fluid flow in a moving gas metal arc welding (GMAW) process is performed by considering various driving forces of fluid flow such as buoyancy, Lorentz force, and surface tension. The computation of the current density distribution and the resulting Lorentz force field is performed by solving the Maxwell equations numerically in the domain of the workpiece. The phase change process during melting and solidification is modeled using the enthalpy-porosity technique. Mass and energy transports by droplet transfer are also considered through a thermal analysis of the electrode. The droplet heat addition to the molten pool is considered to be a volumetric heat source distributed in an imaginary cylindrical cavity within the weld pool ("cavity" model). This nature of the heat source distributed due to the falling droplets takes into account the momentum and thermal energy of the droplets. The numerical model is able to capture the well-known "finger" penetration commonly observed in the GMAW process. Numerical prediction regarding the weld pool shape and size is compared with the corresponding experimental results, showing good qualitative agreement between the two. The weld pool geometry is also found to be dependant on some key parameters of welding, such as the torch speed and power input to the workpiece.     

基于两方程湍流模型的均匀流中湍流动能衰减规律研究

通过理论推导和数值模拟,从湍流模型封闭系数的确定过程、输运方程扩散项的影响因素、入口边界条件和网格尺度等方面分析标准k-ε模型、标准k-ω模型和SST k-ω湍流模型在计算均匀来流时湍流动能的衰减规律及其本质物理区别;通过数值模拟分析中性大气条件下湍流动能的衰减规律.结果表明,在均匀流中,采用标准k-ε湍流模型,入口湍...     

NATURAL CONVECTION IN POROUS ENCLOSURES: THE APPLICATION OF THE TWO-ENERGY EQUATION MODEL

The present investigation is concerned with the numerical simulation of a fluid-saturated porous medium emplaced inside a square enclosure. The flow field is modeled using the generalized form of the momentum equation by accounting for the viscous effects and the inertial effects as well. In addition, the local fluid and solid temperatures were both accounted for separately by employing the two-energy equation model. The sensitivity of the Darcy number and Grashof number values on the momentum and energy transport processes are highlighted in the range of 10 -5 h Da h 10 -1 and 10 4 h Gr h 10 6 , respectively. Furthermore, Nusselt number formulation, based on the overall energy balance, was developed for the two-energy equation model. Finally, an assessment of the local thermal equilibrium condition was carried out to weigh its significance over the range of flow conditions and porous configurations considered in the analysis.     

THE PERFORMANCE OF A COLLECTOR-STORAGE WALL IN ALEXANDRIA,EGYPT

This investigation presents an analysis of the performance of a collector-storage wall composed of concrete using the weather data of Alexandria, Egypt. An energy balance on the collector-storage wall is used to predict the energy flows into and out of the wall. The numerical model is then incorporated into TRNSYS to determine the thermal performance of the wall. The effect of the wall thickness, the number of glazing, the building capacitance, and the night insulation resistance on the performance of the collector-storage wall in Alexandria, Egypt are studied.