风电机组传动链动态载荷识别算法及验证

以某大型双馈风电机组为研究对象, 建立传动链动态载荷特性模型,提出传动链扭转振动和发电机转矩特性相结合的低速轴扭动载荷识别算法。开展多体动力学刚柔耦合模型仿真计算,验证振动特性和动态辨识载荷。结果表明,动态辨识载荷与仿真结果吻合度较高,额定风速以上其平均值偏差约为2%,1 Hz等效疲劳载荷偏差约为6%。样机测试验证结果表明,动态辨识载荷与实测结果具有较高吻合度,等效疲劳载荷偏差在5%以内,满足工程要求。本研究的传动链动态载荷识别方法,引入低通滤波算法,进行自主编程,只需机组自有检测和运行数据,并可获取机组运行过程中的低速轴扭转载荷,为机组安全监控提供有利支撑。     

偏航工况下叶片翼型动态特性研究

首先通过理论分析,研究风力机偏航运行时叶片各翼型的攻角变化规律,建立翼型俯仰运动模型;然后基于大涡模拟（LES）方法,研究偏航工况下叶片翼型的动态气动特性。结果表明：风轮在偏航工况下运行时,叶片各截面翼型攻角变化呈近似的正余弦规律;叶片不同展向位置翼型均发生不同程度的流动分离,出现动态失速现象,越靠近叶根,由偏航引起的动态迟滞效应越明显;翼型俯仰过程中,吸力面前缘分离泡的动态变化过程,导致吸力面前缘压力出现小范围的剧烈振荡,增大流动的不稳定性。     

灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性分析

为了研究灯泡贯流式水轮机在小流量工况下的内流特性,以某水电站贯流式水轮机为研究对象,利用RNG k-ε湍流模型对全流道进行数值计算,分析在小流量工况下尾水管恢复系数和全流道流动情况,并定量分析水轮机部分过流部件的压力脉动情况。结果表明：在小流量工况下当电站水头和导叶开度不匹配时,尾水管的恢复系数减小,当尾水管恢复系数减小2%~3%时,机组效率降低1%;受转轮主流区和尾水管死水区的相互作用,在尾水管边壁会形成漩涡结构,有明显的回流且在边壁存在高速流体;在小流量工况下,机组主要受低频压力脉动影响,转轮进口处的主频是由在转轮转动和导叶提供机组环量时产生的,在尾水管中主要受频率为0.2 Hz的低频压力脉动影响,压力脉动系数沿尾水管出口方向依次增大,最大为1.75%。     

生物质热风炉换热器传热性能数值分析及实验研究

以生物质热风炉为研究对象,搭建生物质热风炉实验台,控制空气入口速度为12～20 m/s,开展相关测试实验。采用Realizable k-ε湍流模型,速度和压力的耦合采用SIMPLEC算法,利用FLUENT软件计算得到换热器温度、速度、压力分布,将模拟结果与实验测试结果进行比较,误差在2%以内。结果表明：随着壳程空气流速的逐渐增大,换热器的壳程温差ΔT、压降Δp逐渐升高;对流传热系数、总传热系数、传热量和换热器评价指标η也逐渐增大。随着雷诺数增大,努塞尔数和传热因子逐渐增大。     

快速降压环境下盐水液滴蒸发过程的传热传质研究

采用VOF（Volume of Fluid）自由表面捕捉方法对盐水液滴蒸发过程中气液界面进行追踪,建立了降压环境下单个盐水液滴的蒸发模型,并通过盐水液滴蒸发的实验数据验证了此模型。通过对盐水液滴在相变过程中的形态变化以及传热传质特性的分析,研究了液滴内部温度、速度、蒸汽分布以及液滴形态等随时间的变化情况,分析了影响盐水液滴降压蒸发过程的主要因素。结果表明：在降压蒸发过程中液滴形态变化和环境中蒸汽的分布会随速度场的变化而变化;蒸发过程中初始盐组分质量浓度越大的液滴蒸发速率越缓慢,最终能达到的液滴最低中心温度越高,且液滴中心温度回升速度越慢、回升时间也越晚;液滴初始温度对蒸发速率影响较大,初始温度越高,表面蒸发速率越快,液滴中心温度回升速度越快。     

基于低速预处理的风力机翼型外形优化设计

针对经典的S809翼型,耦合基于低速预处理的流场求解方法和序列二次规划方法,开展针对翼型升阻比的翼型气动外形优化设计研究。优化结果显示优化翼型具有较大的翼型前缘半径和较平坦的上表面。数值计算结果表明,优化翼型在设计点1的状态下升阻比提高43.3%,在设计点2的状态下升阻比提高48.9%。进一步数值验证表明,优化翼型在雷诺数为5.0×10⁵状态下的最大升力系数从S809翼型的1.140增大到1.297,在雷诺数为1.0×10⁶状态下的最大升力系数从1.236增大到1.418。在优化翼型的基础上,开展翼型气动外形人工修型研究,数值模拟表明修型翼型能更好地消除气流分离,从而进一步增大翼型升力系数、减小翼型阻力系数。     

基于正交设计的气液混输泵增压单元优化设计

以自主研制的第三代YQH-100气液混输泵增压单元为优化对象,以混输泵相对扬程及效率为优化目标,采用正交实验设计方法设计优化方案,利用FLUENT软件对部分实验方案进行数值计算,预测混输泵的相对扬程和效率.针对数值模拟计算量大等问题,分别采用BP神经网络及GRNN网络建立目标函数与优化变量间的复杂响应关系.预测结果表明...     

基于nRF401的温度数据采集系统

介绍了一个基于nRF401无线通信芯片的温度数据采集系统,给出了各硬件模块的电路图,并对各个模块的功能和特点进行了详细的说明;同时还给出了数据处理程序的设计、系统自定义的无线通信协议的设计和下位机接受命令中断服务程序流程图的设计。这种无线通信模块的设计不仅简化了遥测系统,而且增加了系统的便携性和灵活性,具有广泛的应用前景和推广价值。     

二氧化碳水合物稳定储存的影响因素研究进展

CO₂置换开采天然气水合物以及水合物法气体储运技术是当前科学家们研究的热点,而水合物的稳定性对其长时间储存和长距离运输至关重要。因此必须提高二氧化碳水合物储存能力和寻求水合物高效稳定的储存条件,然而科学家们发现一些促进剂可以使水合物在温和的条件下长时间存储。本文从“自保护”效应的3种机制、温度、压力以及粒径、促进剂和水合物形态这些因素分析了其对二氧化碳水合物稳定性的影响,证明气体水合物普遍在260~270K和0.1~0.4MPa的条件下稳定性较好,并且同种促进剂在冰点上下对水合物稳定性的影响不同,最后指出了水合物稳定性方面今后的研究方向。     

偏负荷工况混流式水轮机转轮结构稳定性研究

为探究偏负荷运行工况下混流式水轮机转轮结构稳定性,本文基于单向流固耦合方法,对三种典型偏负荷工况下转轮结构进行了静力学分析和模态分析。结果表明：受不稳定水流影响,80%、60%和40%负荷工况下,较大变形分别位于转轮下环、叶片出水边中部以及叶片迎水刃处中部。预应力对转轮结构影响较少,其导致固有频率增加1 Hz左右;而水介质对转轮结构影响较大,导致固有频率降低15% ~ 36%,且得到转轮固有频率更符合工程实际。受导叶出口处水流扰动影响,转轮结构极有可能发生共振,其振型主要表现为径向、弯曲、弯扭及绕轴旋转变形,其中弯扭变形影响最大,极可能导致叶片断裂。该研究成果可为混流式水轮机柔性运行稳定性,提供一定理论参考。