电站海水淡化用蒸汽喷射器的优化设计与试验研究

电站热法海水淡化中,蒸汽喷射器的性能影响系统的热利用率。传统的喷射器设计采用索科洛夫设计方法,该法所采用的经验系数过多,蒸汽混合压力计算不精确,因而设计性能偏低。针对索科洛夫设计方法的不足,将蒸汽喷射器混合段分为两段设计,并引入混合段面积比和喉部激波计算,重新修正了喷射系数计算公式和变工况运行曲线特征方程。为验证改进方法的可靠性,建造了模拟装置（喷射器模型,该模型与实际喷射器几何尺寸之比为1∶20）,并进行了模拟试验,测量和分析了模拟装置设计工况下喷射系数和变引射压力、变背压运行曲线等。试验结果表明,采用新方法设计的喷射器模型运行性能有较大提高,且与计算结果吻合。     

基于CFD技术对复杂流场的测量研究

针对火电厂烟风道内部的复杂流场流量测量,选取CFD数值模拟技术,对烟风道内部速度场进行三维模拟计算。对比流量分配测试数据,验证了CFD模拟计算的准确性,依据分析结果设计并优化流量计,并给出相应的安装建议。     

基于CFD技术的湿法烟气脱硫系统性能优化

基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件平台结合非稳态传质理论,对300 MW机组湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurizaiton,WFGD)喷淋塔的SO2吸收性能进行了数值模拟。塔内烟气湍流采用雷诺时均的纳维-斯托克斯方程描述,液滴运动由拉格朗日离散相模型描述。计算得到了塔内各部分的SO2浓度分布状况。分析了液气比、烟气流速以及喷淋层组合方式对SO2浓度分布的影响。结果表明数值模拟计算值与实际工程测量数据趋势较为吻合,但计算值比测量值略小。基于计算结果对大型WFGD系统实际运行参数优化提出了建议。     

基于吹吸结合射流的风力机翼型气动性能数值研究

为提升风力机翼型气动性能,提出无需外界气源的吹吸结合射流(blow-suction combined jet,BSCJ)流动控制方法。以NACA0021为基础翼型,利用正交设计对吸气缝距前缘距离、吹气缝距尾缘间距及射流动量系数等几何与流动参数进行优化设计,研究了BSCJ对翼型不同攻角下升阻力系数、流场结构、压力系数及边界层速度的影响,以分析其控制机理和影响规律。结果表明:BSCJ主要通过移除翼型吸力面低动量流体和改变尾缘库塔条件以延后翼面分离点,从而显著增加翼面两侧压差,最终提升翼型气动性能。此外,射流动量系数是影响翼型气动性能的主导因素,且当吸气缝距前缘0.2c、吹气缝距尾缘0c及射流动量系数为0.01时为最优,该组合在0～24°攻角升阻比增益较大,具有良好的经济性。     

基于温度场数值计算的冰箱机械室正向设计研究

针对我司某型号冰箱将主控板变频板置于机械室内温升较大需反复改模实验的现象,拟使用计算流体力学方法在设计前端进行仿真优化,但冰箱所处环境随季节及地域变化性较大,且机械室内压缩机等部件边界条件变化较大,故通过红外成像仪对模拟参数及边界条件进行多参数动态修正,最终可实现计算误差低于5%,可直观显示机械室内温度分布,大大减少了实验时间及成本投入,消除了设计时间及材料的浪费现象。     

基于遗传算法的海水淡化系统故障诊断的优化分析

传统热力发电厂化学水处理中海水淡化系统蒸发器(简称MED)故障方法难以准确诊断,存在因实测误差导致收敛性不足等情况。本文针对印尼雅加达龙湾3×315MW机组电厂化学水补水的海水淡化装置的实际情况,提出基于Matlab的最优化遗传算法(Genetic A1gorithm,简称GA),对海水淡化系统各个蒸发器进行故障诊断。...     

湿法烟气脱硫(WFGD)喷淋塔内烟气流场的数值模拟研究

借助商用Fluent软件,针对300MW机组湿法烟气脱硫(WFGD)系统喷淋塔内烟气流场进行了数值模拟,详细考察了几何结构尺寸和运行参数对喷淋塔内烟气流场的影响。数值模拟结果表明,喷淋塔内烟气流场总体趋势大体上一致,几何结构尺寸和运行参数对塔内烟气流场有较大影响。     

海水淡化丝网除雾器的数值模拟研究

丝网除雾器广泛地用于低温多效蒸馏海水淡化(MED)装置中,用来去除蒸汽中携带的盐水液滴。随着计算机技术的发展,数值模拟越来越多地作为实验辅助手段,应用于工程设计和研究中。采用多孔介质模型对丝网除雾器进行建模,通过Fluent软件进行CFD模拟,分析了丝网除雾器的性能及其影响因素,对实际工程项目中的除雾器设计提出优化改进建议。     

基于离网型风电的海水淡化系统建模方法

风力发电与反渗透海水淡化相结合是海水淡化发展的新思路。根据传统方法设计的海水淡化系统只能在电源稳定的情况下定负荷运行,无法根据能源供给情况进行系统设计。鉴于此,提出了一种基于风电的反渗透海水淡化建模方法。该方法建立了反渗透海水淡化渗透模型,可根据能源供给情况进行海水淡化系统运行参数的计算。在相同工况下,通过与传统设计方法的计算结果进行对比,本文方法计算精度与其相当,可用于风电海水淡化系统设计。     

风储海水淡化孤立微电网运行与控制实时仿真试验研究

建立风储海水淡化孤立微电网对于海岛地区可再生能源的利用、淡水资源的供给都具有重要意义。搭建基于PXI和PC的实时仿真平台,对风储海水淡化孤立微电网运行与控制进行了实时仿真试验研究。介绍了实时仿真平台的搭建、各部分数字仿真模型的建立并详细阐述了孤立微电网协调控制方案。该协调控制方案利用海水淡化负荷的可控性,协调控制超级电容、锂电池储能,维持孤立微电网的功率平衡与稳定。最后,通过实时仿真实验验证了所提出的协调控制方案的可行性。     

湿法脱硫旋流喷嘴体积流量变化规律及数值模拟

以湿法烟气脱硫工艺中常用的旋流喷嘴为对象,研制了几何相似的系列喷嘴和仅出口直径变化的系列喷嘴,并选择实心锥喷嘴和螺旋喷嘴作对比,经过大量试验,系统地研究了旋流喷嘴的体积流量变化规律,得到旋流喷嘴体积流量与压力的平方根近似呈线性关系;在一定范围内改变喷孔直径,不会影响旋流喷嘴的流量-压力特性;几何相似时,增加喷孔直径,最大体积流量增加;相同压力下,螺旋喷嘴流量最大,旋流喷嘴次之,实心锥喷嘴最小。建立了旋流喷嘴的数学模型,采用Fluent对喷嘴内部流动和体积流量进行了数值模拟,给出了喷嘴内部流动、中心断面压力分布特性和流量-压力特性曲线,数值计算结果与试验数据基本吻合。     

基于热力学模型的PEMFC用喷射器的设计

根据气体的热力学方程,结合流体流动的连续性和动量能量的守恒方程,建立了一种质子交换膜燃料电池用亚音速喷射器热力学模型。从燃料电池的操作条件出发,设计了引射流体饱和增湿和不增湿两种对比工况,通过模型计算得到了两种工况下工作流体标准体积流量与喷嘴喉部直径、混合室截面直径的关系。根据模型计算结果设计了3.5 kW电堆用亚音速喷射器,并通过实验测试了该喷射器的引射性能。研究表明通过模型指导设计的喷射器具有良好的引射性能,同时针对水蒸气对引射系数的影响提出摩尔回流比的概念,可以更好地评价喷射器在质子交换膜燃料电池上的可使用性。     

多喷孔射流的三维紊流数值模拟及消能分析

多喷孔淹没式套筒阀是一种用于压力管道的新型消能型式,它是利用多股多层喷孔使水流高速喷出后在消力池内卷吸、掺混,形成强烈紊动水流来消减能量。喷孔的大小、数量以及布置方式决定了该消能工的消能效率。本文采用RNGk-ε紊流模型对管道出口多喷孔射流消能进行了三维数值模拟研究,对喷孔的优化布置方式进行初步的探索,对该消能工的消能机理以及其它水力特性也进行了分析讨论。提出了断面余能比概念,并以此通过分析比较不同喷孔个数以及喷孔布置方式下的消能效果,发现喷孔交错梅花状布置的消能效果明显优于平行排列的布置方式,给出了断面比能与喷孔个数的变化曲线。     

燃烧室三维流场数值模拟中伪扩散问题的研究

从理论分析、数值试验和实例模拟三个方面分别研究了锅炉燃烧室三维流场数值模拟中出现的伪扩散问题,探讨了伪扩散产生的机理、不同差分格式对伪扩散的影响、以及伪扩散对四角切圆燃烧锅炉燃烧室流动模拟精度的影响。模拟过程中运用了k-ε双方程湍流模型和SIMPLER算法。最后对HG-2008／18.2-HM3型锅炉的冷态试验台进行了实例模拟。模拟结果表明模拟数据与实验数据符合较好,采用适当的高阶差分格式可以减小伪扩散在三维流场数值模拟中的影响,提高模拟结果的精度。     

基于Simulink的直流调速系统仿真及参数优化

以控制系统的传递函数为基础,使用Matlab的Simulink工具箱对直流调速系统进行了仿真研究。采用面向控制系统电气原理结构图的方法建立了系统模型,结合SimPowerSystems工具箱,对开环系统、单闭环电压负反馈调速系统、转速电流双闭环调速系统以及脉宽调制调速系统进行了仿真,并作出了分析和比较。仿真结果表明,反馈控制系统较开环系统具有明显的硬度,机械特性不易受干扰;双闭环系统比单闭环系统在快速性和稳定性方面都有所提高;脉宽调速系统在调速范围、稳定性方面有一定的优势。对常用的双闭环调速系统模型进行了改进,采用遗传算法工具寻求控制参数最优解。仿真结果显示,优化后的参数能够更有效地提高调速控制系统的性能指标。     

燃料电池气体分配箱三维流场分析与数值模拟

燃料电池气体分配箱包括进气简与密封罩两部份,是连接气源与燃料电池组不可缺少的中间装置.气体分配箱的流道结构设计是否合理,对进入燃料电池组的气流量有重要影响.对现有的五种气体分配箱进行了结构分析,利用FLUENT软件对它们的内部流场进行了数值模拟.分析了气体分配箱的进气筒截面形状(圆柱型、圆台型、扩压型)、尺寸大小,进口数目(单进口、双进口)以及进气速度对气体均匀化效果的影响,得出扩压型双进口对均匀化最有利的结後论,此外,适当增加进气速度也有利于气体流场的均匀化.     

箱型双向流道轴流泵装置内部流动的数值模拟和试验研究

箱型双向流道泵装置结构简单,实用性好,然而传统的箱型双向流道泵装置存在泵装置效率较低、进水流道内易产生水下漩涡的问题,导致机组振动,危害运行安全。针对此类问题提出新型曲线扩散出水结构和进水导流墩设计方案,用于箱型双向流道泵站的更新改造。通过箱型双向流道泵装置内流场的数值模拟计算,分析了流动规律,获得了泵装置外特性曲线。同时在标准模型水泵试验台上进行了模型的性能试验,并与计算的性能曲线进行了比较,二者在高效区较为接近,说明计算可信。新的设计方案提高了泵装置效率,消除了水下漩涡,可以有效地保证泵机组运行的经济性和安全性。     

PEMFC新型流场的设计与数值模拟

质子交换膜燃料电池流场的主要功能是为燃料电池提供反应物和生成物流动的场所.流场决定着质子交换膜燃料电池内部的物料分布.流场设计的优劣直接影响着电池的性能.利用FLUENT12.0进行了模拟,针对在反应中形成的气泡流,提出一种能够有效排除第二相的方案,即加入了副流道的设计.新型流场保留了传统流场的流道,并在脊上打出副流道入口通道.该种新型流场能较高地提高电池的性能,其原因为具有主副双流道的新型流场能够更有效地促进反应物氧气的排除和生成物水的排除.较传统流场相比,新型流场的流道截面上氧气的平均摩尔分数提高了16.4％,水的平均摩尔分数降低了66％,电流密度提高了20％.     

基于sbRIO 9606的波浪发电数据采集系统设计

提出一种用于机电式波浪发电模拟实验的数据采集系统,实现对发电机电压、电流和加速度等参数的实时数据采集。系统硬件采用NI sbRIO 9606和NI 9683配合使用,避免了依靠DAQ助手的硬件采集系统的局限性,可控性强,应用性好。系统软件采用LabVIEW 语言编写,提供友好的人机界面,采用TDMS文件格式进行数据的存储及回放操作,占用存储空间小,易于维护。实际运行显示,该系统数据采集过程操作方便、稳定、可靠,可以满足波浪发电实时性分析与控制要求。     

基于MATLAB和PSASP的电力系统仿真研究

MATLAB是一种新型的电力系统仿真工具．PSASP是国内权威的一种机电暂态仿真软件,为此,运用MATLAB和PSASP两种仿真工具对电力系统潮流、线路短路电流和电压、暂态稳定进行计算和分析比较,得出结论：MATLAB软件适于小规模电力系统的仿真,便于考虑控制策略和模型复杂程度,而PSASP适于大规模电力系统的仿真。