我国风力致热技术研究进展

风力致热技术将风能直接转换为热能,风能利用率高,对风况的变化适应性强,装置结构也比较简单.开发风力致热技术用于生活供暖,农业生产等,对缓解我国能源压力,减轻环境污染具有重要的意义.文章就目前国内风力致热技术的发展状况进行调研,以期促进风力致热技术的进一步研究与发展.     

风力致热技术及其应用

简述了利用风能转换成热能的方式及其在农村生产、生活中的应用。     

液压式风力致热与蓄热装置

介绍了液压式风力致热系统和蓄热装置的组成、原理,并介绍了20kW液压式风力致热系统的结构、技术要点及主要参数。     

风力致热系统中贮热装置性能的实验研究

介绍了贮热装置的主要相变材料（５２＃精石蜡）和主要传热元件（重力式热管），讨论了这种贮热装置总贮热量和换热能力的实验测试，探讨了贮热室相变材料的温度对贮热效率的影响。     

风力致热型海水淡化装置及参数设计

风力致热海水淡化是将风能直接转换成热能,再蒸发海水制取淡水的技术。文章论述了风力致热型海水淡化装置的结构和工作原理,介绍了S型垂直轴风力机、搅拌液体致热装置和海水蒸发室的特性。通过力矩的匹配计算,建立搅拌器直径的相关数学模型,并依据最优匹配数学模型计算搅拌液体致热装置的参数。根据搅拌液体致热装置的尺寸设计出海水蒸发室,并通过理论计算预估其在额定风速下的产水量约为239.1g/h,表明了风力致热海水淡化技术的可行性。     

垂直轴风力机搅拌阻尼致热装置的试验研究

提出了一种搅拌和阻尼联合作用的风能致热方式,将液体搅拌和液体阻尼两种致热方式集合在一起,搭建一套试验装置,进行搅拌阻尼致热的试验研究;采用对比分析的方法对试验数据——包括搅拌介质温度、搅拌速度、搅拌叶片尺寸等进行分析,根据试验数据绘出搅拌介质温度和搅拌叶片转速随时间变化曲线,总结出试验装置致热效果的一般规律,证实了采用搅拌和阻尼联合作用的致热方式具有一定的实用价值。     

挡板数量对搅拌致热器性能影响数值模拟研究

为探究挡板数量对搅拌致热器性能的影响规律,文章对不同挡板数量下搅拌致热器的流场进行了数值模拟。分析了不同工况下搅拌桨的扭矩变化规律,结合致热器内流体的流场变化,获得挡板对搅拌致热器性能影响规律。分析结果表明：挡板数量对搅拌桨瞬时扭矩的波动性影响明显,转速对搅拌桨瞬时扭矩的波动性影响较小;无论致热器中挡板数量增加或减少,提高搅拌桨转速均能有效增加搅拌桨的扭矩与输入功率,从而提高搅拌致热器性能;当搅拌桨转速一定,挡板数量为0～6时,搅拌桨的扭矩及输入功率随着挡板数量增加而明显增大,而当挡板数量大于6时,搅拌桨的扭矩及输入功率增加不明显,相应的致热性能也趋于平稳。     

搅拌阻尼型风能致热的试验研究

提出了一种搅拌和阻尼联合作用的风能致热方式,并搭建了一套设计功率为5.5 kW的试验装置,在30 min内使32 kg46号液压油温度升高了96℃,致热效率达到45.4％.根据试验数据绘出的液压油温度随时间变化曲线和节流孔扳前后压差随时间变化曲线,证实了采用搅拌和阻尼联合作用的致热方式具有很高的实用价值.     

直线翼垂直轴风力机起动性的实验研究

为探明直线翼垂直轴风力机的叶片个数对其起动性的影响,设计制作了可更换叶片个数(1～5枚)的风力机模型,通过风洞实验获得了起动力矩与转角的关系曲线,并与用单叶片力矩模拟的结果进行了对比。接着又制作了1台3叶片小型风力机模型,进行了烟线法可视化实验,获得了不同转角下的风力机周围流场迹线图。两项实验结果表明:增加叶片个数可使风力机平均起动性提高,但叶片间相互影响也增加,不同角度下各叶片周围流场受影响程度不同,对叶片受力和风力机起动力矩的影响程度和趋势也不同。     

偏侧风对风力机气动性能的影响

针对偏侧风对风力机气动性能影响的研究问题,用相对运动法作偏侧风的矢量分解,获得各风速分量的时间空间变化性质;在气动性能的计算模型中分离出偏侧风扰动项,分析了偏侧风对气动力的影响机理;用差值比较法在实例计算中得到偏侧风的气动推力和力矩,得出偏侧风对风力机具有周期性局部冲击的结论,为综合研究风力机风速风向变化下的气动特性及风电传动系统动力学行为提供了支持。     

立轴风轮气动性能曲线的拟合方法

导出理想的立轴风轮气动性能数学表达式，并以此为依据提出实际的立轴风轮气动性能测试数据用尖速比的三次多项式来拟合。通过实例验证，表明该拟合公式是可靠的。     

低温相变石蜡储热性能的实验研究

利用差示扫描量热仪对熔点在20~50℃的几种石蜡类相变材料及其它们的混合物的储热性能进行了实验研究。研究显示:石蜡的相变温度可根据组成进行调节,相变潜热大,无过冷现象,在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小,稳定性好。该研究结果可为相变石蜡在建筑节能领域的应用提供依据。     

基于运行数据的风电机组转矩控制性能评估

风电机组的性能评估方法具有多样性及复杂性的特点,基于风电场SCADA系统中采集的大量风电机组运行数据,对风电机组转矩控制的性能评估方法进行了研究。在深入分析风电机组中发电机转速与发电机转矩关系的基础上,提出了风电机组在最佳风能利用系数C₍p(max))跟踪区内的转矩优化控制的性能评估方法。通过筛选有效数据,拟合计算出风电机组的实际运行转矩增益系数;再通过与理论最优转矩增益系数进行对比,找出风能捕获能力较弱的风电机组,进而采取措施提高其发电量。通过软件仿真及案例分析表明,该方法在不增加设备及成本的情况下,可有效识别因转矩控制的性能差而影响发电量的风电机组,以便及时进行控制策略调校,维护风电场的利益。     

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%。     

反光板对提高热管真空管热性能的研究

提出了对带反光板的吸热体接收太阳辐射量的分析方法，并对三种有渐开线反光板且吸热体形状不同的热管真空管和一种无反光板的热管真空管进行了对比实验。结果表明：渐开线反光板可大幅度提高热管真空管的热性能，而且其吸热体的形状对热性能提高的幅度有影响。     

凹变翼型对风力机气动性能影响的实验研究

为改进课题组自行设计某S型翼型结构,提高300 W小型水平轴风力机气动性能,本课题重点研究翼型吸力面凹变对风力机气动性能的影响.利用二阶迎风格式、S-A湍流模型数值模拟方法及内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室检测设备,探究风力机在3种定常风速、9种叶尖速比共27种工况下风轮的功率系数、功率、转矩等气动参数...     

地基式测风激光雷达在风电测试中的性能研究

作为新式遥感测风设备,地基式测风激光雷达正在风电领域得到大量应用。地基式测风激光雷达的测风原理和传统测风塔的测风原理之间存在本质差别,因此对地基式测风激光雷达测量结果的评估显得尤为重要。从地基式测风激光雷达在风电领域的实际应用出发,阐述了其在测风方面的优越性,根据IEC 61400-12-1:2017标准,分析了地基式测风激光雷达的实际测量数据,并与传统测风塔的测量数据进行了对比,分析了二者的差异性,研究并验证了地基式测风激光雷达在测量水平风速、风向、湍流强度、风切变等气象参数方面的精度。研究结果表明,地基式测风激光雷达在水平风速、风向、风切变方面的测量精度良好,其测量数据与传统测风塔的测量数据存在良好的相关性;在湍流强度测量方面,地基式测风激光雷达与传统测风塔的测量结果存在明显差异性。     

不同风能搅拌致热工质产热效果研究

为了解决风能致热中的关键问题,设计并搭建一套采用六直叶圆盘涡轮作为搅拌致热叶片的搅拌致热试验系统,以寻求一种高效的搅拌致热工质.选用水、3种油类(46#抗磨液压油、废弃机油、石蜡油)、2种悬浊液(淀粉悬浊液、沙子悬浊液)和2种水溶液(饱和NaCl溶液、9％的NaHCO3溶液)共8种搅拌工质,分析不同工质的温升速率、搅拌...