旋流冷壁燃烧室燃烧性能的数值分析

为进一步深化对中心空气射流及相关参数影响燃烧室性能变化规律的认识,采用雷诺应力模型(RSM)开展了有无中心空气射流、射流速度与射流孔径对燃烧效果影响的仿真研究。结果表明:增加空气中心射流以及改变相关参数能提高燃烧效率的主要原因在于湍流强度的增强改善了传热性能。壁面附近的协同角是影响旋流冷壁效果的重要因素,协同角越接近90°,越有利于获得较好的冷壁效果。     

地震对不同容量风力机塔架动力响应规律研究

为研究湍流风与地震联合作用下风力机塔架动力响应规律,以AOC 50 kW、WindPACT 1.5 MW和NREL 5 MW 3种不同容量风力机为研究对象,考虑土-构耦合模型效应,基于开源软件FAST预留数据接口,编译地震载荷计算模块,建立了湍流风与地震激励实时耦合的动力仿真模型。基于ASCE标准地震反应谱,得到20种不同强度的地震加速度,计算了不同强度地震与湍流风联合作用下的风力机塔架动力学响应。结果表明:地面加速度峰值(Peak Ground Acceleration,PGA)为0.3g时,湍流风与地震联合作用对塔基剪切力和弯矩影响较大;随地震强度的增大,塔架不同高度处的最大弯矩与高度之间的关系逐渐由线性转变为非线性;发现国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)和美国风能协会/美国土木工程师协会(American Wind Energy Association/The American Society of Civil Engineers,AWEA/ASCE)对地震载荷与风载荷共同作用下的载荷预估模型结果误差较大,并提出了新的高精度模型,可为风力机塔架载荷预估及预防地震风险提供一定的参考。     

湍流强度对风电机组测量功率曲线的影响及修正

通过分析湍流强度对风电机组输出功率统计曲线的影响,提出风电机组输出功率统计曲线的湍流强度修正方法。与按IEC标准对测试机组数据统计方法所得的结果相比,采用该文所提出的修正方法比标准统计方法所得结果的不确定度更低,可更准确反映机组实际运行状态,为机组的正常维护、运行优化及风电场建设前期发电量估算提供可靠的依据。     

湍流强度修正风力发电机组功率曲线方法的研究

依据现有IEC61400-12-1功率曲线测试标准,功率曲线是采用bin法得到的,未考虑湍流强度的影响。这就使得按照标准测试得到的功率曲线依赖于现场特定的湍流强度,具有不可移植性。同一机组在不同测试现场,测试得到的功率曲线都会不同,这会给测试功率曲线和担保功率曲线的对比带来很大难度。基于此,有必要考虑湍流强度对功率曲线的影响。     

兆瓦级风力机结构系统可靠性分析的样本分数阶矩最大熵方法

以兆瓦级风力机塔架和叶片极限载荷的概率外推模型为基础,结合载荷动态响应峰值的独立同分布假设和三参数威布尔模型,外推获取了正常湍流和极端湍流强度条件下风力机关键部件长期服役载荷概率分布;进一步通过无量纲极值统计量定义系统失效的结构可靠性状态函数,结合样本分数阶矩和最大熵理论提出兆瓦级风力机关键部件结构可靠性分析的数值方法,对比湍流模型对兆瓦级风力机关键部件结构失效概率的影响。计算结果表明：样本分数阶矩最大熵方法能有效重构结构可靠性状态函数的概率分布;基于无量纲极值统计量的系统可靠性建模方法能有效表征风力机关键部件耦合相关失效问题,结合该文方法可获得系统失效概率的准确预测结果;湍流模型对风力机结构失效概率影响较大,难以预先判定何种模型将得到结构失效概率的保守预估结果,需结合IEC 61400-1标准中的设计载荷工况细致分析后才能确定。     

地震强度对小型风力机动力学响应影响研究

为研究地震强度与小型风力机塔架动力学响应之间的关系,以AOC 50 kW风力机为研究对象,采用Wolf理论建立土-构耦合模型,基于FAST(多体动力学仿真软件)预留数据接口,开发地震载荷计算模块,建立了湍流风与地震实时耦合的动力学仿真模型。通过比例缩放ASCE(美国土木工程师协会)标准地震反应谱,得到了20种不同强度的PSA(设计加速度),从而计算不同地震与湍流风联合作用下的风力机结构动力学响应。结果表明:PSA为0.6 g(g为9.806 65 m/s~2)时,塔基弯矩增大133.3%,但地震强度对塔顶弯矩影响较小。随着地震强度的增大,塔架不同高度处的最大弯矩与高度之间的关系逐渐由线性转变为非线性,塔架不同高度处的最大剪切力与高度之间的关系维持线性。此外,在地震载荷与风载荷共同作用下,IEC(国际电工委员会)和AWEA/ASCE(美国风能协会/美国土木工程师协会)载荷预估模型结果偏大。本文提出了一种新的高精度预估模型,可为小型风力机地震载荷预估和预防地震风险提供一定的参考。     

张力腿漂浮式风电机组疲劳载荷智能控制研究

以张力腿式(tension leg platform,TLP)UpWind/NREL 5 MW风电机组为研究对象,采用FAST/AeroDyn开源代码,结合自主开发的基于柔性尾缘襟翼(deformable trailing edge flap,DTEF)的载荷智能控制系统,搭建气动-水动-伺服-弹性仿真平台,选取国际电工协会(IEC)标准正常湍流模型(NTM)和正常海况模型(NSS)工况,开展张力腿漂浮式风电机组载荷控制研究。通过与整体变桨控制比较发现,在DTEF控制下,叶片、传动链和塔架的疲劳载荷得到了有效控制,载荷降低20%～35%,增加了系统的可靠性和经济性。在额定风速以上,DTEF的辅助变桨作用可缓解变桨系统的磨损,并同时降低发电机转速、扭矩和功率的波动,提高了机组的性能。为探索控制有效性的原因,开展详细的基于DTEF的相关机理分析。     

运行风电场内局地湍流变化分析方法及其影响探讨

利用风电机组运行风数据结合常规测风塔和激光雷达观测风数据,对机组运行风数据进行相关性分析和检验,建立机组机舱湍流强度的计算方法和适用范围。研究表明,基于机舱风数据计算的湍流强度大小虽不能代表机组实际湍流的绝对值大小,但对于简单平坦地形,不同机组机舱湍流强度的相对变化,可作为评估风电场微观选址设计机组尾流影响程度的参考标准之一;对于复杂地形,不同机组机舱湍流强度的差异能很好表征不同地形下环境湍流的差异及对机组实际运行功率的影响。     

南澳岛风电场流场的数值计算

采用RANS模型和标准k-ε湍流模型研究南澳岛风场的风速分布。基于中性大气稳定性条件,对来流风廓线、湍流模型参数和壁面函数进行分析,将风向划分为16个扇区,进行多风向流场数值计算。基于实际测风数据的时间序列和流场数值计算结果,建立全风向月(年)平均风速的计算方法。利用风场内6个测风塔上12个测点的实测数据,对数值计算结果进行对比分析,所有测点的平均计算偏差为4.41%,其中与基准点相同高度的测点计算偏差均在3.7%以内。     

火花点火发动机燃烧循环变动的理论研究

本文改进了一个火花点火发动机的准维计算模型，并对燃烧的循环变动进行了理论计算研究。这个模型包括点火时刻火花塞附近气流平均速度、湍流强度、气缸内残余废气系数以及缸内总的混合气质量等的循环变动的影响。将计算结果和试验结果进行了比较，证实了用这个模型可以较精确地预测燃烧的循环变动。另外，运用这个模型分别讨论了湍流强度、火焰中心位置在缸内的移动，以及残余废气系数的循环变动对不同燃烧阶段循环变动的影响程度，从而得出了一些有益的结论。     

热带海岛典型地貌风场特性的无人机实测

利用双无人机测风系统实测海岛三类典型场地的风场特性,并与多国风荷载规范对比。结果表明,近海岸、低矮温室基地、多高层建筑群实测风剖面分别与中国规范A类、日本规范Ⅲ类、美国规范B类剖面较吻合。近海岸湍流强度小于各国规范,低矮温室、多高层建筑群实测值分别与日本规范Ⅲ类、Ⅳ类场地值较吻合。阵风因子随粗糙度、湍流强度提高而增大,近海岸、多高层建筑群阵风因子与湍流强度相关性分别接近Ishizaki、Cao建议模型。实测积分尺度随高度而增大,随粗糙度而减小,提出热带海岛典型地貌的积分尺度公式。同一地貌的风速竖向、水平相关性随高差、水平间距增大而减弱;同一高差的风速竖向相关性随粗糙度提高而减弱。von Karman谱能较好地描述热带海岛脉动风在频域内的能量分布特性。     

介绍四个国际标准

近年来,国际电工委员会(IEC)出版了四个工业电热设备方面的标准,标准名称及对应标准号为:1.直接电弧炉的试验方法(IEC标准676);2.电热用等离子装置的试验方法(IEC标准680);3.埋弧炉的试验方法(IEC标准683);4.具有电子枪的电热设备的试验方法(IEC标准703)。四个都是电热设备的试验方法标准。     

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。     

高风速及风突变对风力机柔性部件振动特性研究

风力机运行在复杂多变的自然环境之中,风是影响风力机气动特性和振动特性的最直接因素,高风速及风速突变将诱发风力机更强的气动载荷。为探究风力机柔性部件在高风速及突变湍流风作用下的振动特性,以NREL(美国国家能源部可再生能源实验室)实测数据为湍流风数据源,并添加相干结构描述风速突变,以NREL 1.5 MW近海桩柱式风力机为样机,建立基于Kane方法的风力机结构动力学模型,并使用假设模态离散化方法对其进行柔性化,而后将该模型与风场和气动力模型一起组成气-弹相互耦合系统动力学模型,分别研究了风力机叶片和塔架的结构动力学响应。结果表明:相干结构的添加可使基础湍流风具有更大的风突变以及更高的湍流强度;额定风速附近,叶尖位移体现为挥舞,切出风速附近,叶尖位移同时体现为挥舞和摆振;相干结构的添加使得叶片和塔架振动加速度成倍增加。     

水平矩形管中气固两相流的PDA实验研究

应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDA)对方形水平管道内的气固两相流进行了测试。实验采用的颗粒为玻璃微珠，对不同工况下的水平方向(主流方向)的平均速度和湍流强度进行了讨论。发现在垂直截面上的速度分布呈上部高而下部低的分布特点，且随平均风速、颗粒体积分数和粒径的增大这种不均匀分布有加剧的趋势。湍流强度中心位置较低，而靠近壁面的位置较高，尤其是底部湍流强度更大一些。在大部分位置颗粒相的速度滞后于气相，在边壁附近特别是底部壁面附近颗粒速度较气相速度稍大。颗粒体积分数沿垂直方向上分布较均匀，越靠近壁面颗粒体积分数越高，在管道的底部和垂直壁面的交角附近颗粒体积分数最高。     

石油管道插入构件流场的CFD模拟及冲蚀预测

采用三维雷诺平均守恒Nayier-Stokes方程及标准k-ε方程湍流模型，对管道插入构件的流动影响及冲蚀作用进行了流体动力学(CFD)模拟。主要通过对插入物不同的构件管径、插入深度、斜度、安装位置和工况等的数值模拟结果进行比较分析，获得了关于管道插入构件附近的具体流动状况及其对管道冲蚀的实际影响。     

基于CIM的66 kV输电网线损 管理系统技术方案

随着IEC61970标准的颁布,为电力系统的各种资源定义了公共信息模型(CIM：Common lnformation Model),提供 了一种用对象类和属性及彼此关联关系来表示电力系统资源的标准方法。采用统一命名规范和标准编码机制,在对CIM模型合并、扩展的基础上实现各类线损对象的自动建立和数据源的自动关联,建立输电网电量数据整合平台,以现有数据源系统为基本的采集子系统,实现各数据源系统的接口,实现电量系统相关业务流程,最后实现线损数据的统计和分析。     

燃气轮机透平叶片的外表面传热特性分析

针对叶片表面换热问题,以某型燃气轮机透平叶片为研究对象,使用CFX软件的k-ω湍流模型研究了温差、湍流强度和端壁对叶片外表面换热特性的影响。结果表明,叶片表面与主流的温差对叶片表面的换热分布影响较小,在吸力面的湍流区有些许影响。叶片外表面传热系数受湍流度的影响相对而言不大,其自身变化比较剧烈。叶片的端壁由于马蹄涡卷吸作用,前缘区、吸力面及叶片尾流区换热强度较大,吸力面上在轴向距离0.3附近,表面开始受马蹄涡的影响,最大换热值出现在叶片尾缘近端壁处。研究成果可为透平叶片表面换热的研究提供参考。     

切向炉内炉膛及燃烧器区涡量分布的实验研究

首次使用六线涡量探针在切向燃烧炉 (切向炉 )的冷模上测量了其炉膛及燃烧器区域的速度及涡量分布 ,给出了描述湍流特征的参数如湍流强度、倾斜因子及平坦因子等。实验结果表明 ,燃烧器区射流一出口就出现了贴壁 ,燃烧区及燃尽区壁面附近涡量强度和湍动度都很高。     

基于湍流的双NTF方法应用于机舱风速计测量功率曲线

机舱风速计测量功率曲线的误差较大,造成风电功率预测结果的不确定性。文章依托某风电场现场实验,研究了机舱风速-自由流风速的关系,探讨了大气湍流强度对机舱传递函数(NTF)的影响,提出了基于湍流的双NTF方法,并应用于机舱风速计测量功率曲线。在不同年平均风速情况下,采用未修正的机舱风速功率曲线、国际电工委员会(IEC)提出的单NTF方法修正后的机舱风速功率曲线和文章所提出的双NTF方法修正后的机舱风速功率曲线,分别评估年发电量,其误差范围分别为-8.8%~-0.5%,-2.4%~-0.2%和-0.2%~0.2%。研究结果表明,文章所提出的基于湍流的双NTF方法是可行的,其应用效果优于IEC提出的单NTF方法。