基于数值波浪水槽的波力直驱水轮机前导流口体型优选

基于数值波浪水槽和k-ε紊流模型,对3种不同体型的波力直驱水轮机前导流口的水力特性进行了三维数值模拟及分析,获得了最优的前导流口体型.根据物理水槽造波原理,在FLUENT中通过设定造波板边界的运动规律实现了三维规则波的数值模拟,所建立的数值波浪水槽工作特性良好,可得到稳定的、重复性很好的波动过程;通过后蓄水池自由水面波动幅值、过机流量和俘获宽度比等3项指标,对比分析了3种体型导流口的性能.     

直驱式风力发电系统的仿真研究

对直驱式风力发电系统进行了相关研究,详细分析了风力发电系统中变换器模型,该系统由永磁直流电动机-发电机组、高功率因数整流器、全功率逆变器、滤波电路等组成,用直流电动机的端电压随时间变换引起的电机转速变化来模拟工程现场的风速变化,利用saber软件建立了整个仿真系统,并分析了整个系统中变换器的控制方式,仿真结果表明系统能够在不同风速下稳定运行,系统输出的电压近似正弦,谐波含量小,电能质量较高,同时也证明了系统模型的正确性和控制方式的有效性。     

直驱式电液伺服主动质量驱动系统

针对传统液压驱动主动质量驱动系统（AMD）装置复杂、体积大、能源利用效率低等缺点,提出了采用直驱容控电液伺服作动器（DAMD）驱动的AMD控制系统.分别建立了直驱容控电液驱动系统的电动机控制、液压动力机构和液压执行机构等子系统的数学模型,进一步建立直驱容控电液伺服作动器的数学模型;以某实际工程的试验样机为标准,进行参数...     

基于性能预测的水轮机更新改造水力优化(英文)

介绍一种用于老电站水轮机更新改造中的水力优化设计方法,即基于全流道三维粘性流场数值模拟的性能预测评估的数字化优化设计方法。该方法能够在大部分部件不变的情况下,考虑在水轮机改造过程中的诸多约束条件和更新改造的目标的条件进行优化设计。利用多工况性能预测便于优化需要改造的过流部件并与不更新的部件保持良好的匹配性,使得更新改造后的水轮机能在更宽广的范围内高效运行。与传统模型试验方法相比,降低了研发成本。文中的方法已用于映秀湾电站的水轮机改造,证明是可行的,其优化设计方法可用于老电站水轮机更新改造的目标制定,并且是研发成本和缩短周期的有效技术途径。     

直驱式电液位置系统PID控制的研究

针对直驱式电液位置系统的特点，使用PID控制改善系统的特性。经过对比分析，采用不完全微分PID控制策略。通过仿真在不同负载下系统对阶跃和斜坡信号的响应，分析结果得出：采用PID控制方法后带载系统响应时间、稳态误差变小，系统刚度增大，减小了负载带来的影响，能够达到控制的需要。     

基于多工况数值试验的水轮机改造优化设计技术

传统的水轮机改造方法是针对水电站水轮机中拟改造的过流部件和实际运行条件,采用类似新电站设计的多方案设计和模型试验进行性能对比来论证改造方案和验证设计。在水轮机改造过程中,因受到了已有流道的限制,其过流部件与新建电站的设计思路有很大的差异。我们根据水轮机改造中过流部件设计的特点,基于数字化设计与试验的思想,对整个流道进行联合的三维粘性流动数值模拟。在数值模拟的基础上进行性能预测,以数值试验取代模型性能试验,提出一套基于数值试验的水轮机改造技术,并简介在水电站水轮机改造中的应用情况。     

低速直驱永磁同步电动机及其起动性能研究

利用低速直驱永磁同步电动机（PMSM）的一些电磁设计公式,结合低速电机的设计特点,完成了电机结构设计、参数计算以及工作特性和起动特性的分析,最终确定了方案.采用Ansoft电磁分析软件,通过场路耦合的计算方法,计算了电机瞬态性能参数,并通过不断地调整设计值,得到电磁设计方案.实验结果表明,低速直驱低速大转矩永磁同步电动机实验所得数据和应用程序设计结果基本一致,证明了程序的正确可行、简单方便.该研究对于进一步完善永磁同步电动机的设计具有重要理论意义和工程价值.     

低速直驱永磁同步电动机及其起动性能研究

利用低速直驱永磁同步电动机(PMSM)的一些电磁设计公式,结合低速电机的设计特点,完成了电机结构设计、参数计算以及工作特性和起动特性的分析,最终确定了方案.采用Ansoft电磁分析软件,通过场路耦合的计算方法,计算了电机瞬态性能参数,并通过不断地调整设计值,得到电磁设计方案.实验结果表明,低速直驱低速大转矩永磁同步电动机实验所得数据和应用程序设计结果基本一致,证明了程序的正确可行、简单方便.该研究对于进一步完善永磁同步电动机的设计具有重要理论意义和工程价值.     

基于试验模态法的直驱式超高压泵动态特性研究

为得到直驱式超高压泵的动态特性参数,采用试验模态分析方法,对超高压水射流直驱式超高压泵的整体结构进行分析。在试验数据的基础上对频响函数进行优化,利用单模态参数识别法对直驱泵进行参数识别,获取整机固有频率、阻尼比和相应的振型。研究结果表明:直驱式超高压泵的固有频率集中在低频段(49.90,100.21,149.13,175.93 Hz)和高频段(高阶模态频率大于1 000 Hz);薄弱环节主要集中在泵头阀部分;直驱式超高压泵在工作过程中,电机速度应避开981.8,2 004.2,2 982.6 r/min附近的3个速度范围。     

大功率直驱风机并网技术的研究

直驱型风力发电系统主要由风力机、永磁同步发电机、电力电子变流系统以及控制系统等模块组成。变流器可以使发电机发出的能量更好并网,因此在直驱风力发电系统中占据重要地位。针对变流器主电路的设计进行了研究,首先,分别对机侧滤波器和网侧滤波器进行设计和计算,其次,选择传统的加Y电容的方法来抑制共模电压。最后,利用M ATLAB软件并结合傅里叶FFT加以分析,仿真结果中频率2 k Hz为谐波存在频率段,此频率段满足风机并网的技术条件,验证了设计方案的可行性。     

海上风力发电机组塔架海波载荷的分析

由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波载荷计算方法用于风机的塔架载荷计算,以1.0 MW风力发电机组为例,对塔架所承受的海波载荷和风载荷进行了计算,经过对比分析可知,风载荷大于海波载荷并为同一数量级的载荷,因此,在设计中更应注意这两种载荷的耦合作用.     

计算流体动力学在建筑风工程中的应用

简要介绍了风工程的3种研究方法及各自的优缺点，展示了计算流体动力学(CFD)在参数分析和足尺研究中的优越性，讨论了CFD中数值分析的相关问题和引入湍流模型的必要性，CFD对流场平均特性的描述已达到实用化程度，而脉动风载效应和风-结构相互作用问题还有待进一步研究．结合几个工程实际问题，阐述了CFD在建筑规划、防火、采暖、通风及结构领域的应用前景．     

并行多重网格方法在CFD中的应用

对于SIMPLE系列算法,共轭梯度法求解压力修正方程收敛慢,占用大量CPU时间,尤其对长宽比例较大的算例,其收敛速度大约比多重网格算法低一个量级.为了减少计算时间和提高整体计算性能,研究并开发了基于MPI的多重网格并行算法.将计算网格文件转化为图形格式文件,利用图形分割工具METIS进行分割,根据分割结果建立子区文件,从而实现对任意非结构化混合网格的区域分解.给出了一个混合网格的二维叶栅分区结果,并对几个典型的二维和三维算例进行计算以此来验证算法的正确性.对不同网格类型和网格数目的划分进行了并行计算,计算结果显示此算法具有较高的并行效率和线性加速比.     

基于计算流体方法对建筑物风场分布

为了对建筑物整体风场进行定量定性分析,为建筑物设计提供参考和依据,利用计算流体力学构建了建筑物的风场模型,并对行人舒适性进行了评估.建立了单一建筑、多建筑及城市综合体风场的CFD模型,并将模型计算结果与风洞试验进行对比,验证模型的正确性和可行性.对比不同湍流模型计算结果,得出了不同情况下最优湍流模型.试验研究发现,标准RSM模型适用于计算单一建筑和小群建筑风场分布,而对于城市综合体风场的计算则以RSM-壁面反射模型为最优.本研究为通过模拟计算定性、定量评估建筑物周围风场提供了依据.     

New direction of computational fluid dynamics and its applications in industry

For the past ten years there has been much progress in computational fluid dynamics (CFD), among which the formation and development of the lattice Boltzmann method (LBM) are an important new direction. We give a review on the main aspect and the latest development of this method in this article, and at the same time we also discuss the related development of scientific software and its impact on the real-world applications in industry. Recommended by Prof. GU SongFen, Member of Editorial Committer of Science in China, Series E: Technological Sciences     

计算流体力学法臭氧接触池水力条件优化

采用计算流体力学技术,模拟了北京某水厂臭氧接触池中水的流态分布及水力效率。通过流体停留时间分布(RTD)的分析,得知臭氧接触池的T10/HRT为0.466,短流现象明显,水力效率低。在臭氧接触池中增加导流板后,T10/HRT值可提高20.38%,但T90/HRT高达1.316,回流现象明显;设置横挡板,可将T10/HRT提高15.88%,同时T90/HRT降至0.821,RTD更为集中,流场更接近理想活塞流。因此,增加横挡板有利于臭氧接触池水力效率的提高。     

基于智能空间-车框架理论的车辆行驶运动学状态的预测

提出了高速公路智能空间(HIS)-车框架理论,研究了车辆经过高速公路隧道时的行驶状态。首先建立车辆纵向、横向动力学模型,并基于车辆道路行驶的特点,分别研究车辆纵向、横向的行驶状态,并运用模型预测控制方法对车间距、横向偏移等状态预测,结合预测控制算法的特点设置变量条件,最后采用MATLAB/CarSim进行联合仿真。仿真结果表明:采用高速公路智能空间(HIS)-车框架理论可以完成当某车前方道路发生交通事故时预测出车辆距离以及该车的侧向偏移等数据,以保证车辆安全行驶。     

利用混合语言编程实现计算流体动力学计算结果可视化

探讨了混合语言编程技术在实现计算流体动力学模拟结果可视化应用中的一些主要技术问题,在此基础上,具体实现了对二维温差泊肃叶流数值模拟的交互式控制和实时流场显示,对克服流体流动数值模拟过程中的非直观性和不能进行交互处理具有一定的应用和参考价值.     

基于升力线理论的风力机气动性能分析方法

为了提高风力机气动载荷的三维计算能力与计算稳定性,采用螺旋尾涡升力线模型来研究叶片气动性能参数.通过对附着涡分布、控制点的诱导速度以及迭代法求解算法等问题进行研究和分析,计算了风力机的各项气动性能参数,并建立了基于螺旋尾涡升力线模型的水平轴风力机风轮气动性能数值分析算法.在FORTRAN平台中创建了分析程序,计算了风力机的气动载荷并与传统叶素动量理论进行了对比.结果表明,所开发的数值计算模型具有较高的计算能力与计算稳定性.