基于微波加热的风力机叶片除冰性能数值模拟研究

针对在冬季霜冻或雾凇等极端天气下,风力机叶片出现结冰影响风电机组出力,甚至导致冰块堆积脱落等问题,提出一种基于微波加热的风力机叶片除冰方法。通过在叶片复合材料中加入炭黑及碳纤维以改善叶片的微波加热性能。结合COMSOL和MATLAB语言开展联合仿真,对叶片中填充介质的参数进行优化设计,进而针对优化后的叶片复合材料开展微波加热除冰模拟,得到微波加热功率和环境温度对除冰时间的影响规律。最后,通过研究结果表明,最佳炭黑填充浓度为3.98%,在此参数下,复合材料内的碳纤维形成了上下密集、中间稀疏的三明治结构,从而可有效提高复合材料的微波吸收率;随着微波功率的增加和环境温度的升高,除冰时间明显缩短,且微波功率对除冰时间的影响较环境温度更显著。     

导热油砂石填充床单罐斜温层同时蓄放热特性模拟

针对应用于高温储热场合的导热油砂石填充床储热，建立物理数学模型，采用数值模拟方法，重点探究在稳定热源和非稳定热源同时蓄放热工况下，蓄放热出口温度、斜温层厚度等参数。研究发现：传统蓄热罐同时蓄放热后期，换热功率较小，蓄热出口温度上升较慢；当蓄热罐内部传热工质结构相同时，净蓄放热流量越小，蓄热出口达到稳定的用时越长；同一净蓄热流量下，传统蓄热罐运行过程中斜温层厚度远远小于填充床蓄热罐运行时斜温层厚度；以热源为方波形式的周期性蓄热过程探究非稳定热源同时蓄放热。由于周期叠加性的影响，各工况每周期结束后放热出口温度上升，蓄热罐内斜温层的厚度逐渐增大，放热出口温度呈现周期性波动。     

直接空冷系统轴流风机群运行特性分析

掌握直接空冷系统轴流风机群运行特性,对于电站空冷系统的优化设计和高效运行有重要意义。该文在2台风机并联运行的基础上,绘制并联风机的性能曲线,获得叶片安装角对并联风机运行特性的影响。通过引入集群因子,得到轴流风机群的性能曲线、空冷管束的阻力特性及空冷系统的工作点。结果表明,空冷系统风机群每台风机的流量介于风机并联运行和单台风机独立运行之间。风机群性能不仅取决于每台风机的性能,还与风机群的数量和布置方式有关。随空冷系统容量增加,风机群非线性效应增加。在一定程度上揭示出空冷系统传热面积随机组容量非线性放大效应的机理,为空冷系统设计提供了理论依据。     

不同风向条件下空冷岛运行特性的数值模拟

环境横向风的存在是影响空冷岛运行特性的主要因素之一.利用数值模拟方法,以2×300 MW直接空冷机组空冷系统为研究对象,分析了环境风速分别为3m/s和10m/s时,不同来流风向对空冷岛运行特性的影响.结果表明:不同环境风向条件对空冷岛的影响差别很大,炉后来风最为恶劣,此时空冷岛迎面风速最小,凝汽器冷却空气温度最高,回流率最大.并且环境风速越大,对空冷岛运行特性的影响越大.     

混合填充复合材料热导率方程的推导

混合填充复合材料的导热特性好于单一填充。根据碳纳米管与纳米片状石墨在高分子基材中的分布形态, 将碳纳米管与纳米片状石墨的"桥状搭接"结构作为等效基材, 未搭接的"游离态"碳纳米管作为填料, 利用串并联热阻模型和Maxwell-Garnett等效介质法建立了混合填充复合材料的导热模型, 并通过数量级分析对热导率方程进行了简化。结果表明, 在混合填料质量分数不变的情况下, 等效热导率随纳米片状石墨的增多呈现先增加后减少的趋势, 表现出明显的协同效应;在质量分数配比不变的情况下, 等效热导率随混合填料的质量分数增大而增大。     

环冷机内烧结矿通道气固传热实验关联式北大核心CSCD

不同工况下环冷机内烧结矿通道气固传热系数,对确定环冷机运行参数与烧结矿显热提取率之间的关系具有重要意义,是进行环冷机优化运行最重要的基础数据。针对我国环冷机的典型结构,利用烧结矿气固传热实验台,在烧结矿初温相等的条件下,比较了8组实验工况的对流传热系数和雷诺数,根据实验数据得到了孔隙率与努塞尔数的乘积随空气流动雷诺数变化的关系曲线,并拟合出相应的准则关联式。该关联式的计算值与实验结果的相对误差在±6%以内,具有足够的工程精度,可为不同烧结矿产率和初温条件下烧结矿运行参数的优化提供依据。     

自润湿液体过冷核态沸腾射液流现象分析

对比去离子水和应用具有自润湿特性的正丁醇水溶液,进行Marangoni效应对微加热面汽泡行为影响的研究。通过高速摄像技术观测到了去离子水中的泡顶射液流和正丁醇溶液中的多射液流现象。相应的数值模拟表明,Marangoni效应引起过冷去离子水从过热表面向泡顶流动,而引起正丁醇溶液向相反方向流动,即过冷溶液流向过热表面。多射液流现象持续时间比去离子水的长,还可引起泡底微液层的瞬时紊乱现象。多射液流现象发生时,汽泡附近的温度梯度较大,而速度梯度则接近垂直于加热表面。正丁醇溶液的模拟结果与实验观测一致,表明表面张力及所引起的Marangoni效应对分析不同流体的过冷核态沸腾机理至关重要。     

直接空冷凝汽器空气侧热流性能的跨尺度模拟

针对冬季直接空冷凝汽器的防冻工业需求,将翅片管和空冷单元这2个尺度的模型耦合起来,既考察翅片管束的整体流动换热性能,又考察直接冷却翅片管内凝结水的冲击换热特性,为确定冬季低温运行条件下空冷凝汽器管内凝结换热甚至结冰计算提供第3类热边界条件。建立了空冷单元模型和翅片管模型,然后,将三维进口风条件下的翅片管级数值模拟结果简化成输入-输出代理模型;从空冷单元系统级数值模拟中获得系统级边界-迎风面的速度分布;进而将翅片管数值模拟代理模型应用到系统边界上,得到了系统边界上翅片管冲击换热特性以及翅片管平均对流换热特性的空间分布。数值计算结果表明,冲击换热系数比平均对流换热系数大一个数量级;在迎风面上冲击换热系数和平均对流换热系数均呈现出上低下高、左右不对称的特点;冲击换热系数随着转速的下降而下降。     

余热电站热力计算分析及装机方案确定

纯低温余热电站实际运行工况常偏离设计工况,且运行效率低,因此进行电站装机方案的研究具有现实意义.以武钢烧结环冷机测试的热废气温度和流量为基础,通过建立以最大发电净功率为决策变量的闪蒸系统热力计算模型,编制了 VB程序,并计算了武钢3台烧结环冷机余热集成回收的电站装机容量,与工程选型设计参数吻合,验证了此方法.其研究结果提高了烧结环冷机余热电站工程可行性研究决策的速度及准确性.     

基于流型的小直径圆管内流动凝结换热机理

通过流型的可视化观察和传热实验 ,探讨不同管径下小直径圆管内流动凝结过程中流型的演化规律以及不同流型的凝结换热特性 .分析表明 ,随着管径的减小 ,以凝结液沿管壁周向均匀分布为主的环状流型在流型图上的面积增加 ,相应地换热温差对凝结换热数Nu的影响降低 .本研究深化了对小尺度下凝结换热机理的认识 ,为推动相关技术的进一步发展提供了理论依据