集成在建筑上的达里厄型风机气动性能的数值模拟

风能在建筑中的应用已经成为研究的热点。基于计算流体力学方法,采用滑移网格技术和SST k-ω湍流模型,对风力机与建筑一体化二维模型的绕流流场进行了数值模拟,考察了风力机在不同来流速度和转速下的气动性能,分析了来流速度和尖速比对风力机平均转矩系数和平均功率系数的影响,总结了能量利用效率随尖速比变化的规律。研究表明:迎风面的风力机能有效提高平均功率系数,最佳尖速比接近2。     

水平轴潮流能水轮机性能的数值模拟与实验

为预测所设计水轮机的水动力学性能,分别采用滑移网格与多参考系的旋转模型在ANSYS workbenchFluent中对设计的潮流能水轮机进行数值模拟,得到不同桨距角、不同尖速比下水轮机的轴向力系数、扭矩系数、功率系数。利用3D打印技术制作水轮机模型,并在实验水槽中进行模型实验。实验表明,所设计的水轮机具有较好的水动力学性能,实验值与2种旋转模型数值模拟对比表明,利用滑移网格旋转模型比利用多参考系旋转模型进行数值模拟得到的结果更加精确,计算时间相应有所增加。另外,利用滑移网格的方法得到不同尖速比下水轮机转子叶片的正负压力分布规律,可为水轮机工况分析与水轮机叶片加工制造提供指导。     

有弯度翼型垂直轴风力机的数值模拟研究

应用计算流体动力学有限体积法SIMPLE算法,配合SST k-ω湍流模型和滑动网格技术模拟分析了有弯度翼型4叶片垂直轴风力机的气动特性,以其作为有弯度翼型垂直轴风力机设计的参考依据。研究结果发现,在入口流速为10 m/s,尖速比为1.6时,该种风力机单个叶片的瞬时力矩系数为-0.03～0.18,并且在一个转动周期内正的瞬时力矩系数历时较长;整个风轮的的力矩系数在尖速比为1.6左右时达到最大值,功率系数在尖速比为1.7左右时达到最大值。     

潮流能水轮机叶片翼型水动力性能的数值模拟研究

鉴于潮流能水轮机叶轮叶片性能的好坏关系到叶轮的捕能效果,而叶片翼型的水动力性能是叶片设计的基础,基于CFD软件ANSYS CFX对部分翼型的水动力性能进行了分析。首先在不同湍流模型下对NACA2412翼型的部分水动力特性进行数值模拟并与试验值做对比分析;然后在SST湍流模型下,对NACA64421翼型在攻角为0°时,探讨了边界层网格对数值模拟结果的影响;并对其在攻角为-2°~20°情形下的水动力性能进行了数值模拟。结果表明,湍流模型的选用、边界层网格划分及近壁尺寸的选取对数值模拟结果的影响均较大,并通过数值模拟得到了NACA64421翼型的升力系数、阻力系数、最佳攻角、失速角等水动力性能参数,可为水轮机叶片设计时翼型的选取提供参考。     

不同湍流模型对水平轴风力机三维粘性气流特性的影响

对某水平轴风力机叶片附近的三维湍流流场进行了数值模拟,其中在7、15、25m/s 3种不同工况下分别采用S-A、Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω4种湍流模型。计算结果表明:随着来流速度的逐渐增大,叶片吸力面的分离流沿叶根向叶尖方向逐渐发展,且由于三维旋转效应使得展向流动逐渐增强。和相关实验结果比较,选择不同的湍流模型对数值模拟结果有明显影响,其中RNG k-ε和SST k-ω两种模型可以获得较好的压力分布计算精度。综合考虑压力分布、功率系数和推力系数在不同工况下与实验结果的比较,选择SST k-ω湍流模型较适合模拟该水平轴风力机周围复杂的三维湍流流动。     

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...     

相同叶尖速比不同转速的垂直轴风力机气动性能分析

在不考虑连杆、转轴及叶尖损失的简化模型基础上,利用Fluent软件采用雷诺平均Navier-Stokes方程与k-ωSST湍流模型对直叶片垂直轴风力机进行了数值模拟.对比了相同叶尖速比λ=4,叶轮半径r分别为1 m和2 m的垂直轴风力机的气动性能.结果表明,在来流风速V∞和叶尖速比λ相同的情况下,不同半径的垂直轴风力机具有十分相似的翼型表面压力分布,对应位置处的升、阻力系数相差不大.     

叶片最大厚度前部修型的垂直轴风力机气动性能

风力机叶片是使风能转化为机械能的原动机构,是风力机的重要部件,风力机风能利用系数的高低主要取决于其叶片的气动外形。保持直叶片垂直轴风力机使用的NACA0022翼型的对称性不变,改变其叶片最大厚度前部的形状,以期得到高风能利用系数的垂直轴风力机翼型。利用Fluent软件,采用k-ωSST湍流模型和SIMPLE算法,运用滑移网格技术,对由不同叶片构成的风力机进行数值计算。计算结果表明,当叶片最大厚度前部是长短轴比为3∶2的椭圆形状时,风力机的风能利用系数更高,而且处于高风能利用系数的尖速比范围更宽;在尖速比为1.72时,风能利用系数最高,为24.8%,此时的风能利用系数较基本翼型提高了28%。叶片修型提高风力机性能的物理机制是最大厚度点前移后的叶片在大攻角下的扰流流动分离强度减弱了。     

基于正交试验的非对称垂直轴水轮机数值模拟

运用正交试验法开展了具有非对称NACA翼型的垂直轴潮流能水轮机的非定常数值模拟研究,分析弯度、弯度位置、前缘半径、最大厚度位置对叶轮能量提取率的影响。使用极差分析法确定了各因素影响的主次顺序和各尖速比下由最优参数确定的翼型。结果表明:在不同尖速比下,弯度是影响水轮机性能的主导因素,对水轮机能量提取率的贡献率分别为44.7%(尖速比λ=2.25)、53.4%(尖速比λ=2.5)和59.4%(尖速比λ=2.75);次要因素为最大厚度所在位置,其余两个参数对其性能影响较小。针对最优参数确定的翼型进行验证,结果证实具有该翼型的水轮机的动力学性能要好于其他翼型。     

柔性叶片水轮机数值模拟研究

分析柔性叶片结构和力学特性,建立了多节点动力学方程,提出了柔性叶片流固耦合的求解思路;结合实验研究,建立了3个转角位置的物理模型,采用UDF(User-Defined Function)控制动网格,实现不同转速下柔性叶片水轮机的数值模拟,研究了尖速比、弧弦比等对柔性叶片水轮机水动力特性的影响,数值模拟结果与实验值吻合较...     

导叶关闭规律和尾水调压室对尾水管真空度的影响

尾水管真空度一般由动力真空、静力真空以及尾水管进口负水击压力三部分叠加而成。着重探讨了不同导叶关闭规律和尾水调压室的不同型式、尺寸对尾水管真空度的影响，并以国内某大型水电站的计算实例作为参考验证。     

小水电站增效扩容的径流和水能计算方法及应用

针对2011年全国性小水电站增效扩容项目文件中对老旧水电站更新改造的要求,在开展农村水电改造设计过程中,遵循《小型水电站水文计算规范》和《小水电水能设计规程》的规定,总结了有实测径流资料、引用相邻或相似流域水文资料、无径流实测资料三种条件下小水电站的水文径流和水能计算方法,并结合三座电站运行多年的统计数据进行核算或反推,求出拟改造条件下水电站水能指标,以此判断设计电站是否满足电量计算的增效扩容潜力不低于10%的要求。     

水轮机导叶关闭过程的探讨研究

为了充分揭示水轮机导叶不同关闭过程对水轮机甩负荷过渡过程的影响,选择导叶两段关闭规律,针对第一段关闭时间、第二段关闭时间和导叶位置拐点开度,探讨这3个关键参数对机组转速变化和蜗壳水压力变化的影响,对工程实例进行计算分析,得出了导叶两段关闭过程的规律并进行了优化。合理的水轮机导叶两段关闭过程可以有效的解决机组甩负荷时转速升高和蜗壳水压上升这一矛盾,从而更有利于提高水电站运行的稳定性和安全性。     

双PID水轮机调速器的研究

针对PID水轮机调速器存在的问题，提出在机械压随动系统前再引入一PID控制的新系统结构，以改善其静态特性，并用MATLAB进行仿真验证。结果表明：此种结构对调速器的性能有极大改善。     

我国水电发展存在的主要问题及对策建议

积极促进水电发展,是减缓不可再生资源消耗、保护生态环境、促进经济与社会可持续发展的必然战略选择。本文对我国水电发展存在的主要问题进行了分析,提出了促进我国水电健康有序发展的对策和措施建议。     

水风光能源互补形式的研究探讨

能源是人类社会发展的必备需要,人类发展史就是一部能源发展史.在"碳达峰"和"碳中和"战略指引下,中国的能源生产形势和发展路径将会发生一次革命性的变化.如何有序减碳,实现碳排放的既定目标,又保证我国的能源安全,不影响经济发展.现在电力产生过程不生产碳的能源就是水、风和光等主要的清洁能源.从技术可开发量上看,三种能源如果实现大规模开发,确实可以满足我国的能源需求.但是众所周知,风光能源的间隙性和随机性确实对电力系统的安全运行构成了威胁.如何实现风光能源的大规模应用,同时电网安全运行就成为了一个重大能源研究课题.本文对目前通过实现水风光蓄互补对新能源接入进行了探讨,包括常规水电和风光新能源互补,抽水蓄能和风光新能源互补,蓄能大泵和新能源互补.这三种形式均是业界正在研究推广的模式.为将来的风光新能源大规模接入提供参考.     

电力市场环境下水电竞价策略研究

针对电力市场化改革是一个长期的实践探索过程、我国正积极研究和制定水电可持续发展的各项政策,结合水电机组自身特性探讨了水电机组参与合约市场、日前市场、AGC辅助服务市场的竞价策略和模式,对水电真正参与市场竞争提供参考依据.     

四川小水电产业发展建议

四川小水电发展具有明显的资源优势和产业基础,但目前四川小水电产业的发展仍然面临体制、电价、上网、资源调查和规划等问题,其中最迫切需要解决的问题是小水电开发企业普遍面临的上网难和如何通过电价的调整获得合理的回报。为了解决上述问题,在政策机制和措施的选择上应采取强制上网政策手段要求电力公司允许可再生能源发电上网,金额购买可再生能源发电,并制定合理的电价来保障可再生能源发电公司获得合理的回报。因此,四川小水电产业发展的促进政策设计应以强制上网政策(FIL)为核心,构建一套促进小水电产业发展的政策体系,同时应根据四川小水电发展的实际情况,制定相应的政策方案以提高政策的实施效果。