低雷诺数流动错位翅片传热和压降特性的实验研究

通过对油水板翅式换热器进行的性能试验，得到了低雷诺数流动下板翅式换热器翅片侧传热与阻力特性的数据，在此基础上获得了错位翅片传热因子与摩擦系数的准则关系式，传热因子和摩擦系数的最大计算误差分别为0．62％和1．44％。根据这些准则关系式提出了一个衡量翅片质量的经济系数。     

低雷诺数下不同顶角三棱柱体绕流受力和尾涡脱落机制

为研究三棱柱体绕流特性,采用直接数值模拟方法,对雷诺数为100时顶角为15°~165°的三棱柱的二维绕流问题进行了数值模拟,并与经典的圆柱绕流进行对比分析。结果表明,随着顶角度数的增大,三棱柱体受到的时均阻力不断增大,而升力均方值先增大后减小,在顶角为60°时达到最大值(0.31);随着顶角度数的增大,尾涡强度逐渐增大,泄涡频率先增大后减小,在顶角为60°时,泄涡频率最大;前尾涡脱落产生的中心点与鞍点随新尾涡的产生依次消失,而新的尾涡的中心点与鞍点同时逐渐形成。     

超临界雷诺数下旋转圆柱绕流的三维大涡

超临界雷诺数状态下,圆柱下游紊流边界层的分离会导致RANS算法在求解过程中遇到一定的困难,而在工程实际中,特别是在海洋能发电塔架、风力机钝尾缘处发生的钝头体绕流均处于超临界雷诺数状态。因此,文章基于Fluent模拟软件使用大涡模拟(LES)方法,对超临界雷诺数为3.5×106时,不同比转速的旋转圆柱进行三维数值模拟,并分析其水动力学特性。文章将模拟结果与相关文献的研究结果进行比较,验证了模拟结果的准确性。研究结果表明,由马格努斯效应产生的升力对旋转圆柱下游卡门涡街的发展具有抑制作用,当比转速大于10时,旋转圆柱下游不再发生有规律的卡门涡街。     

圆柱体涡激振动海流能捕获效率影响参数分析

圆柱体涡激振动发电装置是一种在浅海低流速条件下,利用涡激振动效应高效捕获海流能的设备,为了在不同海况下均能高效地捕获能量,有必要对获能原理和影响获能效率的参数进行分析。结合质量弹簧阻尼振子模型,在时间上对功率积分,建立柱体涡激振动获能效率公式,得到影响效率的参数;通过数值模拟,结合效率公式,对约化速度、阻尼比和质量比进行讨论,发现在约化速度Ur=12.5、阻尼比系数ξsystem=0.081、质量比m*=1.48的条件下,获能效率最大。     

低风速型风电机组高柔塔筒涡激振动疲劳损伤评估

为实现低风速型风电机组高柔塔筒抗疲劳设计,以某140 m柔塔机组为研究对象,采用欧盟标准EN 1991-1-4推荐的有效相关长度法和频谱模型法,开展涡激振动疲劳损伤评估。基于有限元法建模获取结构固有模态属性;由疲劳应力-寿命（S-N）曲线、风速瑞利分布和Miner法则推导塔筒疲劳应力范围和损伤规则;对比分析柔塔与刚塔两类机型临界风速分布和焊缝疲劳损伤分布。结果表明：柔塔更易激发二阶涡激振动,二阶涡激载荷显著增大,其损伤对不同风场条件（年平均风速、风切变）极为敏感;在6.5 m/s设计风速下,45%～85%塔筒高度处疲劳损伤均超过IEC 61400-6塔架与基础设计要求20年损伤限值0.1,存在疲劳破坏风险,须考虑加阻措施或优化结构设计。     

风电机组高柔塔二阶涡激振动特性研究

针对现有风电机组涡激振动研究侧重于无顶部质量刚塔的一阶涡激振动,忽视有顶部质量高柔塔的二阶涡激振动的不足,开展高柔塔二阶涡激振动特性研究.首先,基于GH Bladed软件建立高柔塔风电机组模型,并通过模态分析得到高柔塔二阶固有频率及模态振型;然后,基于涡激振动相关标准,计算二阶涡激振动作用时各高度处的惯性力;最后,以某...     

基于低雷诺数κ-ε模型冲击射流传热的数值模拟

冲机射流在机翼除霜、电子元器件散热等工程领域应用广泛,为进一步研究其传热机理,利用两种低雷诺数κ-ε模型对单股冲击射流的传热进行数值模拟,并与标准κ-ε模型及雷诺应力模型的计算结果进行对比。结果表明,低雷诺数κ-ε模型在两种工况下的计算结果均优于其他模型。湍流热扩散系数作为求解温度场最重要的参数,对传热的计算结果影响极大,通常用湍流普朗特数作为常数求解。在低雷诺数κ-ε模型的基础上,分别通过湍流普朗特数函数求解和t2-εt方程直接求解进行改进,并将计算结果进行比较。结果表明,使用湍流普朗特数函数形式求解湍流热扩散系数能给出更好的预测结果,直接求解仍需进一步改进。     

通道内设置涡发生器时的强化传热研究现状与展望

随着强化传热技术的研究发展，各种形式的涡发生器的强化传热效果日益受到国内外的重视。文章比较全面地介绍了近年来国内外关于通道内布置各类涡发生器时的强化传热研究状况，并提出了有待进一步开展的研究内容。     

直管振动流动传热特性数值模拟

通过Fluent软件求解二维雷诺时均Navier-Stokes方程,对整体振动二维直管内流场的传热进行数值模拟,分析了流体流速及振动参数对流场及温度场特性的影响。结果表明:振动会对直管内流场产生扰流;给直管施加振动后,直管换热强度也增加;随着换热管道的加长,换热效果随着振动频率和振幅的增大,会在低频率和低振幅的换热强度基础上下降,最多下降18.3%。     

涡激振动驱动的柱群结构集中俘获海流能研究

采用一种结合串列、并列和错列布置的耦合连接五圆柱柱群结构为能量转换器,在不同间距比不同约化速度下,以流固双向耦合数值算法对其进行涡激振动模拟和计算分析。通过对比相同参数条件下单圆柱俘能结构的结果,获得柱群俘能结构集中俘获低速海流能的初步理论。结果显示:在产生共振的约化速度范围内,较大间距比下的柱群俘能结构其振幅和各圆柱压力分布特征与单圆柱俘能结构相似;总升力谱峰值约为单圆柱的3倍;从俘能大小来看,相同约化速度下俘获的水动能P达到单圆柱的4～5倍。研究结果说明共振范围内,柱群俘能结构在较大组合间距比时可集中俘获低速海流能。     

低水头中铰上翻闸门流激振动响应分析

以龙华港节制闸中铰上翻闸门为例,采用物模数模联合预报法对低水头中铰上翻闸门进行流激振动响应分析.结果表明,该法可较好地满足工程分析要求,为闸门结构动力设计提供了依据,并为中铰上翻门新门型的推广应用提供了参考.     

不同纵向涡发生器流动传热的数值模拟

利用三维数值模拟的方法对带有3种异形纵向涡发生器的H型翅片椭圆管换热器的空气侧流动传热特性进行研究。基于H型翅片椭圆管束,讨论了在不同雷诺数下,纵向涡发生器的摆放位置、摆放攻角和形状对空气侧流动传热的影响。研究表明:纵向涡发生器能够将高能量的流体引向流速较低的壁面区域,使冷热流体之间的混合加剧,增强流体的湍流动能,进而达到强化传热的效果;与无纵向涡发生器的管束相比,带纵向涡发生器管束的传热效果有明显的提高;当纵向涡发生器后置时,换热器的传热效果最优;在雷诺数相同,攻角为30°时,流体的传热性能和阻力特性均达到最优;相同攻角摆放时,椭圆角矩形发生器的传热性能和阻力因子均优于其他两种形式的发生器。研究结果为烟气余热回收系统换热器传热性能强化提供理论依据。     

低压涡轮低雷诺数条件下气动性能分析

对某型航空发动机低压涡轮末级进行了数值计算,对比分析了不同雷诺数条件下该级涡轮的气动性能。通过计算分析低雷诺数条件对压力场和损失系数的影响,可以看出,与高雷诺数条件相比,在低雷诺数条件下,低压涡轮效率明显降低,损失增大,扩压段增加,横向压力梯度增加,附面层增厚。雷诺数的降低,导致黏性力增加,在静叶片吸力面出现分离区,而且随着雷诺数的降低,分离区加大。     

基于熵产理论的三维涡激振动低速水流能俘能分析

以刚性圆柱作为俘能结构,通过强流固耦合数值方法模拟俘能结构在低速水流环境下的三维涡激振动,对共振约化速度(U_r=2～12)范围内进行俘能结构的俘能大小及俘能效率分析。为获得俘能结构三维尾流对俘能大小的影响,采用熵产理论并结合尾流特性以捕捉俘能结构尾涡的能量损失来源及分布,获得不同振动分支下俘能大小与尾流耗散间的关系。结果表明,基于熵产理论的能量损失分析可准确捕捉到俘能结构的能量耗散趋势。黏性熵产主要发生在圆柱表面,湍流熵发生在耗散率较大的尾流区。随着约化速度的增加,上端分支内,当U_r=6时俘能结构的俘能效率最大达到30.5%,俘能结构俘获的水动能增加,圆柱表面的黏性熵损耗和圆柱周围及尾流区湍流熵产损失也增加,俘能结构表面的黏性熵产损失和尾流区湍流熵产损失增大成为俘能效率下降的主要原因。     

涡激式微型风能采集装置的控制系统研究北大核心CSCD

为了提高涡激式微型风能采集装置能量回收功率,文章基于同步电荷提取(SECE)电路,利用MSP430超低功耗单片机系统,设计了硬件电路与控制算法。对压电双晶片的两端电压进行峰值检测,同时产生脉冲信号,控制电路中MOS管的导通与关断,缩短压电片积累电荷的能量损耗,提升电路的回收功率。实验结果表明,在风速为14,16 m/s和18 m/s的条件下,与经典电路相比,基于SECE电路的涡激式微型风能采集装置的能量回收功率分别提高了75.3%,52.2%和47.8%。     

低雷诺数下液体的微尺度流动与传热

针对低雷诺数下单相水流经矩形微通道时的流动特性和换热特性进行了试验和理论研究。试验工质为去离子水，微通道宽度为50μm，高度为200μm，雷诺数2．3～15．6。试验结果表明，在低雷诺数下的流动特性和传统理论存在偏差：矩形微通道实验压降值与阻力系数均大于传统理论值的预测，阻力系数的最大偏差为7．9％；Poiseuille数比传统理论预测值大6％；但当热流密度为2．5～15W／cm^2时，换热特性的试验结果与传统理论较为吻合。     

纵向涡发生器几何参数对微通道流动传热特性的影响研究

为增强微通道的流动和换热特性,对微通道结合纵向涡发生器进行了数值模拟,分析不同雷诺数下纵向涡发生器的长度、横向间隙对微通道流动与换热性能指标的影响。结果表明:在进口速度为0.5～2 m/s时,雷诺数的增加会引起微通道内的换热性能增强,摩擦因子减小及综合传热性减小;涡发生器长度对换热影响较小,但增加涡发生器长度会引起阻力增加,横向间距对阻力影响较小,但增加横向间距会引起换热性能提高;涡发生器长度为0.30～0.40 mm时综合因子为0.94～1.21,横向间隙为0.1～0.5 mm时综合因子为0.88～1.17;纵向涡发生器长度为0.3 mm和横向间隙为0.5 mm时,有利于综合传热性能的提高。在低雷诺数时微通道结合纵向涡发生器的强化传热和综合传热因子要比高雷诺数时好。     

汽轮发电机组自激振动的激振源分析

自激振动是汽轮发电机组经常发生的故障,尽管汽轮发电机组的自激振动可归纳为轴承稳定性不足和汽流激振两个方面,但要查找具体的激振源却十分复杂。文章结合4个实际案例,对轴承自位能力差、轴承标高沉降、间隙激振及密封激振等不同的自激振动源进行分析,并给出了相应的处理措施,解决了工程实际问题,可为汽轮发电机组自激振动故障的诊断和治理提供参考。     

纵向涡发生器传热强化的研究进展

通过对纵向涡发生器研究进展的回顾,可以看出以往的研究主要集中在纵向涡发生器对气体介质的传热强化上,而对液体介质的传热强化作用的研究较少.运用场协同原理对纵向涡的产生和传热强化作用机理作出了初步解释.下一步的研究工作首先应对纵向涡发生器的几何尺寸进一步优化,其次针对矩形窄通道内液体的强化传热进行深入研究,最后以水为介质时,针对纵向涡发生器对窄间隙矩形通道内临界热流密度的影响机理进行研究.     

低雷诺数条件下马格努斯翼型气动性能数值分析与优化研究

以马格努斯翼型为研究对象,采用数值分析方法,研究低雷诺数条件下马格努斯效应关键参数(周速比、间隙、半径及位置)对翼型边界层流动及升阻性能的影响规律;基于拉丁超立方和Kriging模型,建立周速比、半径、间隙和位置多因素与翼型升阻特性的隐型非线性耦合响应关系模型,量化马格努斯效应影响;采用遗传算法全局寻优获得优化马格努斯...