动态入流下风力机近尾迹气动噪声研究

基于自然风非定常性,结合某S翼型水平轴风力机实际运行条件拟合出3种动态入流函数,建立不同入流下的非稳态计算模型,研究动态入流对尾迹气动噪声和叶片压力脉动的影响。结果表明：各动态入流下各倍频声压级均高于恒定入流,大小规律表现为：扰动入流>渐变入流>阵风入流>恒定入流;动态入流对声压级的敏感性随倍频阶数增大而增强;沿轴向动态入流与恒定入流声压级差值逐渐增大;阵风入流、渐变入流和扰动入流的压力脉动峰值依次增大,这也是声压级产生相同大小规律的原因。通过分析入流情况对叶片声场分布和变化规律影响研究,对未来大型叶片噪声评估和降噪设计提供一定的理论和参考依据。     

尾随涡对风力机叶片气动性能影响机理研究

以Phase Ⅵ风力机叶片为研究对象,以r/R=30%、63%和95%处叶素为参考,建立与7、9、15 m/s试验风速下该风力机叶片附着涡环量沿展向分布相同的叶片模型,分析尾随涡对风力机当地翼型气动性能的影响机理。采用带转捩效应的SST k-ω湍流模型,对所建立的叶片模型和二维S809翼型的气动特性进行研究和对比分析。结果表明：旋转叶片尾随涡对分离现象产生抑制作用且随攻角的增大减弱;尾随涡的影响表现出多重效应,除了减小当地翼型的攻角,还降低其吸力面负压系数和压力面正压系数。     

气动力和离心力对风力机叶片应力影响研究

针对自行研制的NACA4415翼型水平轴风力机,通过流固耦合的数值模拟计算方法,考虑气动力和离心力以及两者耦合作用,选取叶片最大弦长、中部弦长、气动中心线展向以及最大应力点位置,分析风力机叶片在不同工况下的应力特性分布规律。结果表明:在气动力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力小于背风面应力,且随尖速比和入流风速增大而增大,最大应力点位置随着尖速比增大沿翼展向外且靠近叶片前缘方向延伸;在离心力作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,且随尖速比增大而增大,而最大应力点均在叶根最大弦长位置(9.93 mm,10.80 mm,-126.33 mm);在耦合作用下,叶片相同弦长位置处迎风面应力大于背风面应力,随尖速比和入流风速增大而增大,且依次大于气动力和离心力产生的应力,而最大应力点均在叶根最大弦长位置。仿真结果对于风力机翼型的选择及优化设计具有重要的理论意义及参考价值。     

预弯对10MW级风力机叶片气动特性的影响

为分析预弯处理对10 MW级风力机叶片气动特性的影响,以DTU 10 MW风力机为例,采用CFD数值模拟方法,研究均匀来流不同风速下风力机的输出功率,并与BEM计算结果进行对比。同时,对比分析直叶片和预弯叶片风力机的功率特性、沿展向出力分布、沿展向不同截面翼型的流动特性。研究结果表明,直叶片各截面翼型的压力差较预弯叶片的大,做功能力较强。预弯通过对叶片的三维流动产生扰动,进而影响风力机的输出功率,且主要体现在叶片展向70%~90%的位置。研究成果可为风力机叶片气动性能的设计与优化提供参考。     

风剪切来流下风力机叶片表面压力的分布规律

以某33 kW两叶片水平轴风力机的风轮和NREL PhaseⅥ风力机叶片为研究对象,数值模拟得到均匀来流条件下NREL PhaseⅥ风力机叶片表面压力系数的分布规律并与实验值进行对比,验证数值计算方法的有效性。在此基础研究不同风剪切来流对风力机叶片表面压力的影响及风剪切来流下叶片表面压力随方位角的变化规律。结果表明:当风剪切指数由0.3增至0.5时,叶片表面压力在不同方位角下发生不同的变化;剪切来流下,在叶片压力面和吸力面未发生流动分离的区域,压力随方位角呈现正余弦的变化趋势,越靠近尾缘,压力的波动幅度越小;在吸力面压力最小值的位置压力随方位角的波动幅度最大;在叶片吸力面发生流动分离的区域,压力随方位角的波动不稳定;无论是压力面还是吸力面,压力随方位角的变化均存在相位滞后现象,越靠近叶根,滞后现象越明显。     

动态来流对风力机性能的影响

应用ICEM-CFD建立结构化网格,采用滑移网格的方法对NREL 5MW风力机的气动性能进行了数值模拟。计算了不同风况下风力机3个叶片表面的气动载荷分布,得到不同风况下风力机的气动性能。模拟结果表明,垂直风切变风况、阵风风况对叶片表面载荷分布影响较小,风向变化风况对叶片表面载荷分布影响较大;动态来流会使风力机近尾迹涡的位置及结构发生改变;垂直风切变风况下,风机尾迹速度在4D处几乎恢复到主流速度,阵风风况下,尾迹速度在6D处几乎恢复到主流速度,风向变化风况下,尾迹速度在10D处才接近主流速度。     

L型叶尖小翼对风力机性能影响的研究

采用标准的k-ε湍流模型对添加L型叶尖小翼叶片与原叶片在不同风速条件下进行三维流场的数值研究。通过分析叶尖区域流场和压力分布得到:对比原叶片,L型小翼对通过叶尖的气流具有导流作用,使通过叶尖的气流变得平缓流畅,同时小翼能有效改善叶尖吸力面的气流分离,使得气流分离位置远离叶片前缘,减小压差阻力。L型叶尖小翼加大叶尖部位吸力面与压力面的压差,增大风轮转矩,使风力机出力增加。添加L型小翼后,风力机推力系数最大增幅为0.81%,风力机功率最大增幅为4.2%。     

弯叶片对大展弦比扩压叶栅角区分离控制机理研究(二)——弯叶片对静压场分布的影响

以大展弦比扩压叶栅为研究对象,分析了弯叶片中弯高和弯角分别对叶栅静压场分布的影响。通过对比分析展向静压场分布和型面压力分布随弯高和弯角的变化规律,并结合第一部分发现的弯叶片角区分离起始点和吸力面回流区范围随弯高和弯角的变化规律,探讨了弯叶片的角区分离流动控制机理。     

动叶前缘缝翼开缝位置对离心风机的气动作用

前缘缝翼是通过延缓流动分离和失速,提高飞机机翼升力,将前缘缝翼引入高负荷离心风机动叶的气动设计,以抑制叶片吸力面的边界层分离、改善风机气动性能,并基于数值模拟方法研究前缘缝翼起始位置和偏转角两个几何参数对风机流场与气动性能的影响。研究结果表明,30%弦长处为最佳开缝位置,其总压升和效率最大增幅分别达到13.1%和1.2%。动叶前缘缝翼的存在加速了后叶片吸力面流体的流动,抑制了后叶片尾部边界层的分离,且具有动叶前缘缝翼的离心叶轮速度分布更加均匀,压升更大。动叶前缘缝翼的开缝位置对提高离心风机总压升和效率具有重要的影响。     

建筑体对下游垂直轴风力机气动性能影响研究

为有效利用城市风能,提高风力机运行效率,需对建筑体下游风力机位置分布开展研究。采用计算流体力学方法分析不同建筑体结构下游各位置处风速及风力机气动性能。结果表明：建筑体对自由来流的阻塞、加速与偏转作用可有效提高下游部分位置处风速,提升风力机气动性能;圆形建筑体对下游流场影响较小,各位置处平均风速接近自由来流;相比之下,三角形与四边形建筑体下游风速波动较为剧烈,平均风速较高,风力机转矩较圆形建筑体下游风力机的有较大提升;对于相同外廓建筑体,立式矩形较大的受风面积可扩大其背风低压区范围,有效提高下游流场风速,较卧式矩形建筑体具有更好的聚风效果。     

喷射器结构分析及两类喷射器性能比较

对气力输送喷射器内部流场进行了模拟,从数值计算的角度分析了影响喷射器性能的几个重要因素,并介绍了一种新型的同心气力输送喷射器,将其与传统的气力输送喷射器进行了比较,得出了这种喷射器的优点和实际操作中需要注意的问题。     

全氢炉氢气角度对内罩中气流影响的数值模拟

以国内某钢铁厂常用的全氢炉为例,使用计算机仿真技术对全氢炉炉台氢气进口角度改变后内罩内各处氢气流量的变化进行了仿真研究,研究结果表明氢气入口速度矢量的轴向夹角与切向夹角的变化会主要会引起顶部流通通道、第一、第二层对流板处氢气流量的变化,第三、第四层对流板处氢气流量随着氢气入口速度矢量变化范围不大,且存在"均匀轴向夹角"和"均匀切向夹角",当氢气入口速度矢量的轴向夹角和切向夹角分布在此范围时,顶部流通通道和第一、第二层对流板处氢气流通通道的氢气流量较为均匀,此时有助于内罩内各个钢卷与四周环境的换热。     

锅炉尾部烟气对流冷凝换热器结构优选分析

在分析比较了气体纯对流换热强化方式、纯净蒸汽凝结换热强化方式基础上,结合含不凝性气体蒸汽冷凝换热机理及纯净蒸汽凝结换热机理与气体纯对流换热机理的差异,对已有各类换热器结构自身在强化含不凝性气体蒸汽凝结换热程度进行了分析,得出了既能强化锅炉尾部烟气对流冷凝换热又能高效回收凝结水分的错列布置垂直光管管外凝结换热器与带有波纹槽道的板式换热器2种优选结构,进一步给出了根据烟气灰尘浓度高低选取2种冷凝换热器的原则。     

贯流锅炉表面燃烧改造后水管产生裂纹的原因分析

随着国家对工业锅炉NOx排放限制的进一步收紧,在用贯流锅炉由于其炉膛尺寸较小,较多的采用表面燃烧进行低氮改造.但贯流锅炉采用表面燃烧改造后,其水管普遍产生密集性裂纹,严重影响锅炉安全运行.认为水管产生裂纹的主要原因是贯流锅炉原有的热力平衡系统遭到严重破坏,从传热学的角度对产生裂纹的原因进行具体分析,并通过材料失效分析进...     

T型叶根制造中定位误差的分析

根据机械制造过程中夹具设计与工件装夹的原理,分析了汽轮机动叶T型叶根制造过程中定位误差的成因和遵循的规律,在此基础上给出了分析实例,所获得的结论对于汽轮机动叶叶根制造有一定指导意义.     

烟气加热器转子制造工艺介绍

介绍了目前烟气脱硫装置中2种烟气加热器(GGH)转子的结构型式及特点,在制造过程中的一些制造要求及相应的工艺措施,如焊接材料的成分及选用、焊接方法的比较和选择、零件加工的要求、转子组装的要求、工艺程序和多次制造积累的相关经验介绍。制造工艺的日趋成熟,为今后开拓广阔的烟气加热器市场打下了扎实的基础。     

几何参数变化对气封密封性能的影响

气流在轴封内流动时,气流加速、降压发生在轴封齿与轴之间的间隙内,由于轴封间隙较小,气流速度高,附面层的作用强烈.气封齿的形状、气封齿与轴封台阶的组合关系、气封间隙的大小、轴封静止部分与转动部分之间由于热膨胀不均匀而引起的轴向相对串动等都会影响到气封的封严效果.针对较为典型的轴封结构,经过数值模拟,讨论了上述因素对气封密封效果的影响.     

锅炉自动控制系统节能改造的实现

我国工业锅炉控制自动化程度不高,其操作基本上停留在手工和简单模拟仪表操作的水平,操作人员不仅劳动强度大,还容易造成运行事故。文中介绍了一种工业锅炉自动控制系统,并讨论了系统的整体构成方案。将可编程序控制器与工业控制计算机相结合,制定出先进的计算机控制系统替代了传统的控制方法。根据这种控制方法控制系统,很容易被实现,并且将达到很好的控制效果。     

汽轮机通流部分改造后机组的回热系统优化

在火电厂中应用先进的气动技术对汽轮机的通流部分进行改造后，汽轮机的膨胀效率会得到提高，而回热系统则偏离了最佳的设计工况。为了解决这个问题，采用非线性优化方法通过变动汽轮机的抽气参数得到回热系统的给水焓升最佳分配方案，从而进一步提高了机组的热力性能。研究方法和结果对火电厂机组的改造具有参考价值。图2表3参8