叶片前缘偏转对H型垂直轴水轮机性能的影响

为提高传统直叶片升力型（H型）垂直轴水轮机的获能效率,提出一种带前缘可偏转叶片的新型垂直轴水轮机,利用计算流体力学（CFD）方法,结合重叠网格和动网格技术对这种新型垂直轴水轮机叶轮的水动力性能进行系统的数值模拟计算,分析不同叶尖速比下带前缘偏转叶片的垂直轴水轮机绕流流场,从而探究前缘偏转角度和偏转长度对这种水轮机动力性能和获能效率的影响规律。结果表明,根据叶片旋转到不同位置时实施前缘偏转可改变来流攻角从而减缓或抑制叶片吸力面的流动分离,有效改善其动态失速特性,进而使H型垂直轴水轮机的水动力性能和获能效率得到明显提升。研究发现,低叶尖速比下这种改善效果最为显著,可拓宽H型垂直轴水轮机高效运行的工作范围。     

基于多岛遗传算法的钝尾缘翼型多目标优化设计

针对大型水平轴风力机叶片运行工况复杂和结构强度要求高的问题,提出一种钝尾缘翼型的多目标优化方法。基于多岛遗传算法,采用Hicks-Henne型函数和钝尾缘函数对钝尾缘翼型进行参数化拟合,通过Matlab软件自编程序调用XFOIL气动分析软件进行流场分析,对选定翼型进行多工况多目标优化设计。整个优化过程集成在Isight平台中,可实现自动优化。采用上述方法,选用NACA63921翼型作为初始翼型进行多目标优化,利用Fluent转捩模型对得到的钝尾缘翼型进行CFD数值验证,并与几种常见的同厚度翼型进行对比。数值验证表明,优化得到的钝尾缘翼型在多个工况点下的升阻比均高于同厚度的FFA、DU系列等现有风力机翼型,在失速工况区流动分离延后,具有更好的气动稳定性。     

添加污泥与磷酸对生物质成型炭性能影响研究

生物质成型炭是生物质利用的重要方式之一,制备时需要添加黏结剂增强其品质.污泥可作为黏结剂用于制备生物质成型燃料.H₃PO₄作为添加剂可提高成型炭的品质且具有钝化污泥中重金属的作用.本研究以杉木屑为原料,探讨添加H₃PO₄和污泥制备高机械强度成型炭的可能性,分析了添加污泥和H₃PO₄对成型炭机械性能和产率的影响,并考察了成型炭中重金属的固定效果.结果表明:污泥的添加可提高成型炭的机械性能(抗压强度和表观密度),且木屑与污泥的质量比为2∶1时成型炭机械性能最佳且产率最高,其抗压强度为18.1 MPa,表观密度为1278.8kg/m³,均优于生物质成型炭机械性能标准,干基低位热值为12.05 MJ/kg;添加磷酸可明显提高成型炭机械性能和产率,且重金属分析表明磷酸的加入可降低成型炭中的重金属风险等级.     

风力机齿轮箱振动信号分解方法研究

基于风力机齿轮箱振动信号显著的非线性及非平稳性,分别采用集合经验模态分解(EE-MD)、固有时间尺度分解(ITD)和经验小波变换(EWT)分解方法对齿轮箱振动信号进行处理,求取各分解方法分量信息熵并构成特征向量,然后作为支持向量机(SVM)模型的输入进行故障识别及分类.结果表明:EWT能较好地提取振动信号中的冲击成分;ITD在3种分解方法中诊断准确率最高且最稳定,最利于风力机齿轮箱故障诊断.     

弯曲翼缝对垂直轴风力机气动性能的影响

通过改变椭圆长短轴比来构造不同曲率的翼缝,并研究了翼缝开口宽度和不同曲率对垂直轴风力机功率系数和启动特性的影响.结果表明:在低尖速比、大攻角下弯曲翼缝翼型使流体重新附着于吸力面,有效延缓了流动分离,使扭矩波动减小,且扭矩系数较原始翼型显著提高;与原始翼型相比,弯曲翼缝翼型的最佳尖速比较低,风力机运行环境更加稳定.     

基于分子动力学模拟的近临界区CO2折射率异常波动分析

为揭示近临界区CO2折射率的异常波动现象,利用分子动力学模拟技术对CO2在近临界区的微观分子结构及密度时间序列曲线的混沌特征进行了分析.结果表明:从微观层面上看,近临界区CO2是单分子和团簇体的多元混合状态,团簇种类复杂,密度不一且随时变化,进而影响光对最短路径的找寻,光屏上会出现无规则的长条纹,难以通过光斑条纹的特性获取近临界区CO2的折射率;近临界区系统密度剧烈波动,根据Lorentz-Lorenz公式,密度的波动会直接引起线性或非线性折射率的剧烈波动,导致无法直接获得近临界区CO2的折射率.     

基于格尼襟翼的多机组垂直轴风力机性能增效研究

为探究格尼襟翼对垂直轴风力机气动性能的影响,结合TSST湍流模型对直线翼垂直轴风力机展开数值模拟研究.结果表明:低尖速比下,格尼襟翼可显著提升垂直轴风力机的气动性能,但在高尖速比下会降低气动性能;垂直轴风力机组间流体速度随尖速比的增大而增加,此高速流体可有效提升机组风能利用系数;因上游风力机组间流体加速作用,下游风力机在各尖速比下的气动性能均高于原始单风力机,且当尖速比为2.72时,下游风力机最大平均力矩比原始单风力机提高2 0.3％;上游风力机组安装格尼襟翼可有效提高机组间流体加速效果,使下游风力机迎风速度更高,尖速比为2.51时,格尼襟翼风力机组的下游风力机平均力矩比原始单风力机和原始格尼襟翼风力机分别提高36.5％和24％.     

基于吹吸结合射流的S809翼型增升减阻研究

为改善风力机翼型气动特性,提出吹吸结合射流(Suction-Blow Combined Jet,SBCJ)方式,以S809为基础翼型,研究在不同攻角、射流动量系数及开孔位置时SBCJ的控制效果,分析其控制机理和影响规律.结果 表明:SBCJ可移除翼型吸力面低动量流体并改变尾缘库塔条件,从而显著增大翼面两侧压差,最终提升翼型气动性能;当射流动量系数较小时,翼型升力显著增大、修正阻力减小且流动分离减弱;当射流动量系数为0.01、吸气孔距前缘0.15c、吹气孔距尾缘0.2c、攻角为10°时,翼型修正升阻比提升率最大.     

叶片顶端跨音速叶型的气动性能分析与优化

应用流动计算分析软件CFX,对某大型汽轮机末级动叶顶部截面叶型的跨音速流动进行了数值模拟研究,分析叶栅中激波结构特征和流动损失机理.采用3阶Bezier曲线表达叶型中弧线,2阶与3阶Bezier曲线组合表达叶型厚度分布,结合Kriging代理模型优化叶型,改善气动性能.结果 表明:末级动叶顶部截面叶型气动损失主要与激波强度及其反射位置有关;叶型优化后,叶栅内激波强度减弱,相比原叶型,激波损失减少约32％,同时削弱了激波对边界层的影响,边界层损失降低约17％;优化叶型总压损失下降24％,气动性能明显提高.     

燃用混煤的1000 MW旋流对冲锅炉宽负荷稳燃特性研究

针对某1000 MW旋流对冲锅炉不同负荷下炉膛燃烧不稳定的问题,对市场煤、混煤、象山煤、晋煤、煤泥和冯家川煤6种常用煤种进行了煤质分析及燃烧特性分析,并在试验锅炉上进行了高、低负荷下煤粉特性分析及稳燃特性研究.结果 表明:700～1000 MW负荷下火检信号弱的主要原因是燃用高挥发分煤的下层燃烧器缺风,增大外二次风门挡板开度后火检信号明显增强,飞灰含碳质量分数降低;400～520 MW负荷下稳燃能力不足主要是由于煤质较差、炉膛截面热负荷低、燃烧器扩锥角度小,通过制粉系统及风烟系统优化后稳燃能力提高.