太阳能线聚焦腔体结构吸收器热迁移因子理论分析

对4种用于线聚焦太阳集热器的腔体吸收器的热迁移因子和效率因子进行理论分析,获得热迁移因子的理论表达公式。搭建了以菲涅尔透镜为聚光器和以抛物槽式反射镜为聚光器的聚焦太阳能集热系统实验台,通过实验验证了热迁移因子理论公式的合理性。结果表明,三角形腔体吸收器具有最好的集热性能。在理论指导下对三角形腔体进行了优化:直接利用管道作为吸收器管道从而提高了热传导;选择合适的管道内径;聚焦比保证在40以上;加大流速强化对流换热。当采用菲涅尔透镜为聚光器时,其热迁移因子为0.834;采用抛物槽式反射镜为聚光器时,优化后的三角形腔体吸收器的热迁移因子可达到0.940。     

碟式太阳能聚光器三维气动力特性数值模拟

抗风能力是碟式太阳能聚光器设计制造的重要性能指标,针对大型整圆反射面碟式太阳能聚光器建立基于恒定风速条件下的三维风载仿真计算模型;以聚光器运转时的不同高度角和方位角工况分析聚光器风载作用下的流场。通过计算聚光器的平均风力系数和风力矩系数,研究聚光器在不同工作角度的气动力特性以及变化规律。该研究对开发设计碟式太阳能聚光器、优化聚光器的避风控制策略具有重要的参考意义。     

风对碟式太阳能聚光器影响的数值模拟研究

为研究25kW碟式太阳能聚光器在不同工况下风载荷系数的变化规律,并确定聚光器的最佳和最差避风工况,通过建立聚光器在不同工况下的流域模型,基于Fluent14.0软件采用Realizable k-ε湍流模型对流域模型进行数值模拟。结果表明:阻力系数与聚光器有效迎风面积成正比,阻力系数的绝对值最大为1.42;当高度角为60°、方位角为0°时,升力系数绝对值最大为1.60;在各高度角(除90°外)下,侧向力系数、翻转力矩系数和方位力矩系数随方位角的增大均近似呈正弦变化趋势,系数绝对值最大分别为1.34、0.18和0.26;聚光器最佳避风工况为90°-180°,最差避风工况为0°-0°。     

太阳炉

太阳炉是利用太阳能获得高温的装置。太阳炉一般可分为两大类:一类是直接入射型,其聚光器直接朝向太阳;另一类是定目镜型,它借助于可转动的反射镜或定日镜将太阳光反射到固定的聚光器上。世界上最大的一台直接入射型太阳炉,于1957年建造在阿尔及尔附近,聚光器开口直径8.4米,由108块铝反射镜单元镶嵌而成。世界上第一台大型太阳炉是定日镜型太阳炉,子1952年由法国人特隆伯建造,共定日镜由540块背面镀银的反射镜组成,而积为10.5米×13米;聚光器由     

复杂工况下大型风力机动响应计算方法研究

为了获得水平轴风力机在时变载荷作用下的动态响应,提出一种基于模态叠加法的复杂工况下风力机整机动态响应分析计算流程。在动响应计算中,采用叶素动量定理计算风力机叶片在各个运行工况下的时变载荷,并建立风力机整机结构有限元模型;以叶片动载荷为激励,运用模态叠加法对风力机的动态响应进行分析。搭建实验室规模的风力机动响应测试平台,通过测试结果与数值分析结果的对比分析,表明该文分析流程的正确性。以陆地2 MW大型风力机为研究对象,运用该文所提出的计算方法对风力机系统的动态响应进行分析,得到不同风况下轮毂的位移动响应时域历程,对激励中各频率成分对结构动响应的影响进行分析。结果表明,在湍流风的作用下风力机的横向位移会产生大幅波动;在强阵风作用下风力机轮毂振动加剧,振幅最大增加179.52%,在风力机结构设计时应给予一定重视。     

平屋顶槽式聚光器风压分布的概率特性研究

通过风洞实验对平屋顶槽式聚光器的镜面风压进行测量,通过高阶矩与风压时程曲线和概率密度直方图对镜面风压分布的概率特性进行了分析;得到镜面风压分布的高斯判别标准,并给出典型工况下的镜面高斯区域划分。然后通过Sadek-Simiu（SAD）法计算出聚光器的极值风压系数,给出典型工况下的极值风压系数等值线图,并对极值风压系数分布规律和特征进行分析,镜面风压极值最大值出现的主要区域为镜面边缘角落区域,极值风压系数最大值出现的工况为仰角30°风向角45°,其值为6.136。     

移动型下击暴流作用下定日镜动力响应特性研究

为研究移动型下击暴流作用下塔式太阳能定日镜的风振响应特性,文章以中国某塔式太阳能光热发电站定日镜的有限元模型为基础,进行了动力特性分析,模拟了作用于定日镜的下击暴流脉动的风速时程,采用Newmark-β法分析了下击暴流风场作用下定日镜的风振响应。研究结果表明：不同工作仰角的定日镜处于距离下击暴流中心1倍出流直径左右时,风致位移响应峰值和风致应力响应峰值最大;相比于0°,45°和60°仰角,定日镜仰角为30°时,镜面峰值位移最大,各部件的应力峰值也最大,且都小于相对应材料的屈服强度;定日镜在不同仰角下,镜面最大位移发生在最上部单元子镜,镜面背部桁架最大等效应力均小于扭力管及立柱的最大等效应力。     

分段式槽式太阳能聚光器的性能分析

提出一种新型的分段式槽式太阳能聚光器,通过在平面框架上放置同焦线的多块抛物面反射镜面,将光线聚集于焦线处,使用平板型集热器或圆柱型集热器作为接收体,用于太阳能聚光光热利用。该聚光器由于采用分段式的抛物反射镜,因此相比传统槽式聚光器具有较小的风阻,较低的镜面高度,并同时可达到较高的聚光倍数。根据几何光学原理给出确定每块抛物镜面尺寸及位置的曲线方程,并根据各器件实测的光学性质对聚光器进行理论分析计算,结果表明该聚光器具有较高的集热效率。     

磁流变液阻尼器被动控制框架结构地震动反应的仿真分析

为探讨MR damper在框架结构地震响应控制中的应用,在El-centro和Kobe地震波的激励下,当MR damper输入不同电压时应用Matlab中的Simulink仿真软件对三层框架结构地震响应进行数值模拟,获得了结构在有MR damper被动控制和无MR damper控制时的地震响应,包括水平位移时程、速度时程、加速度时程响应曲线,并提取各曲线的峰值,对比分析了在不同输入电压下MR damper的控制效果。结果表明,MR damper被动控制有效地减小了结构地震动响应,在地震波峰值滞后的地震激励中控制效果更佳,进而给出了布置MR damper的合理建议。     

大型水轮机振动对地下厂房结构安全性的影响

针对大型水轮机组运行时的振动对厂房结构安全性的影响问题,采用有限元分析软件建立了泵站厂房结构的有限元模型,对结构进行了共振校核,并采用谐响应分析法对泵站厂房在不同工况下的振动反应进行计算分析,获得了各工况下泵站厂房各部位各方向的振动反应情况。参照相关规范对结果进行分析,表明厂房结构在各工况下的振动响应基本满足正常使用要求,为泵站厂房的结构安全性和确保水泵机组的正常运行提供了依据。     

一种新型多曲面复合槽式太阳能集热器的理论分析

提出一种新型槽式太阳能聚光集热器的设计思路,介绍了其工作原理和设计方法。对该集热器的集光比、跟踪精度、高宽比、材料使用量等各方面进行了详细的理论分析,对重要的设计参数进行了分析和优化,给出了大致的取值范围。该新型槽式聚光集热器能够利用多曲面组合实现对太阳光反射聚焦,并具有在反射面上不留阴影、改善高温太阳能接收器的工作性能和工作环境以及有利于提高反射面结构强度等优势。     

排架式渡槽风致响应的数值风洞模拟

针对渡槽结构的抗风安全问题,以某排架式渡槽工程为例,建立了渡槽结构—风场流固耦合三维数值风洞模型,采用AR模型合成具有空间和时间相关性的脉动风时程模拟真实风场,研究了在脉动风作用下风场的绕流规律及渡槽的风致响应。结果表明,数值模拟计算的脉动风的放大系数与现行规范给出的风振系数相近,可知本文方法具有一定的可行性。     

不同海况下近海超大型风力机动力学响应及结构损伤分析

以超大型DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,通过p-y曲线和非线性弹簧建立桩-土耦合模型,选取Kaimal风谱模型建立湍流风场,基于P-M谱定义不同频率波浪分布,并利用辐射/绕射理论计算波浪载荷,采用有限元方法对不同海况下单桩式风力机进行动力学响应、疲劳及屈曲分析。结果表明：不同海况波浪载荷作用下塔顶位移响应及等效应力峰值远小于风及风浪联合作用,其中风浪联合作用下风力机塔顶位移响应及等效应力略小于风载荷;波浪载荷对风载荷引起的单桩式风力机动力学响应具有一定抑制作用,此外相较于波浪载荷,风载荷为控制载荷;风载荷与风浪联合作用下风力机等效应力峰值位于塔顶与机舱连接处,波浪载荷风力机等效应力峰值位于支撑结构与桩基连接处;仅以风载荷预估风力机塔架疲劳寿命将导致预估不足;随着波浪载荷的增大,风力机失稳风险加大,波浪载荷不可忽略;不同海况下,风浪联合作用局部屈曲区域位于塔架中下端,在风力机抗风浪设计时,应重点关注此处;变桨效应可大幅降低风力机动力学响应、疲劳损伤及发生屈曲的风险。     

A new trough solar concentrator and its performance analysis

The operation principle and design method of a new trough solar concentrator is presented in this paper. Some important design parameters about the concentrator are analyzed and optimized. Their magnitude ranges are given. Some characteristic parameters about the concentrator are compared with that of the conventional parabolic trough solar concentrator. The factors having influence on the performance of the unit are discussed. It is indicated through the analysis that the new trough solar concentrator can actualize reflection focusing for the sun light using multiple curved surface compound method. It also has the advantages of improving the work performance and environment of high-temperature solar absorber and enhancing the configuration intensity of the reflection surface.     

兆瓦级风力发电机叶片动力学响应分析

应用现代柔性多体动力学和有限元数值分析相结合的理论建立风力机旋转叶片结构的系统动力学方程,并对微分方程数值求解的方法进行了研究;运用Bladed软件对1.5 MW风力发电机进行建模,分析叶片的结构动力学响应,得到系统的固有频率以及正常工况、启动工况和停车工况下3叶片挥舞方向和摆振方向的振动位移情况,判断风力发电机组运行的稳定性。     

风电叶片后缘疲劳加载设备摇臂支架结构优化设计

基于模态叠加理论对风电叶片后缘疲劳加载设备摇臂支架进行模态分析和拓扑结构优化。文章通过对风电叶片后缘疲劳加载模型进行合理简化,对摇臂支架所受载荷进行了等效分析,建立了摇臂支架的有限元模型,进而基于模态叠加法对摇臂支架进行动力学响应分析,得到了各阶次的频率分布情况。最后,以各板件厚度为约束条件,建立以质量最轻为目标函数的数学模型,结合OptiStruct软件得到了优化结果。结果表明,优化后的摇臂支架质量减少了985 kg,且在相同工况下,摇臂支架的变形量减少了4.7 mm,验证了优化后摇臂支架结构的可行性,为后缘加载装备的工程应用提供了理论支撑。     

不同类型漂浮式风电场内机组塔基载荷研究

构建基于NREL 5 MW 风电机组的海上固定式风电场和不同类型的漂浮式风电场,考虑不同类型风电机组尾流特性、平台漂浮特性的差异,在不同工况下对风电场内机组动力学响应进行仿真计算。通过时域分析与箱线图分析,对风电场内各位置处机组在风、浪、尾流联合作用下的塔基载荷进行对比研究。结果表明：在相同工况下,Spar式风电场内机组风轮与平台位移值、塔基载荷在来流方向上最大;在中低风速下,风电场内机组塔基载荷相差较大;高风速时,塔基载荷相近;随着风速的增大,漂浮式机组塔基载荷呈先增大后减小的规律。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION ON CONCENTRATOR-ASSISTED SOLAR-STILLS

The performance of a simple basin solar-still and a similar still coupled to an external trough type concentrator is investigated. The stills are basin-mounted inverted-V roof type, 1.67 m² area each. The assisting concentrator is a single trough-type finned tube 840 cm² receiver area with an adjustable trough half angle. The receiver tube and the basin form a thermosyphone closed loop generating a weak motion of the saline inside the stilt basin. Experiments have been conducted at Jeddah, Kingdom of Saudi Arabia ( Latitude 21^°45') for an average daily solar flux 300–500 w/ m² with water levels of 5–7 cm. A single correlation to predict the stills yield is obtained on basis of data for stills of different compass orientation. The productivity of the assisted still is 22% higher than that of the simple still under the same climatic conditions. For the present results, with fixed concentrator inclination, variation of the trough half angle has no appreciable effect upon the distillation process.     

SDCAD4.0在水工隧洞衬砌内力与配筋计算中的应用

为克服传统结构力学在水工隧洞结构计算中的不足,采用边值法计算方法,引进专用水工隧洞结构计算软件SDCAD4.0,对输水隧洞在3种工况、不同荷载组合下进行内力及配筋计算,并与理正岩土程序6.5的计算结果相比较。结果表明,输水隧洞衬砌结构在外水压力的作用下,3种工况弯矩最大值均位于边墙与底板的交接处,底板的跨中弯矩也偏大;3种工况下隧洞在边墙和底板交接处出现较大的拉应力和压应力,抗剪力也很难满足要求;2种不同软件计算所得内力结果接近,但理正岩土程序6.5选筋结果偏大,选筋较为保守,SDCAD4.0软件在选筋上较为经济合理。