摆式振荡翼塔筒尾涡潮流能捕获系统的水动力性能分析

为实现对海上风电场中潮流能有效利用,提出一种将振荡水翼潮流能捕获装置与海上风力机水下塔筒结合的摆式振荡翼塔筒尾涡潮流能捕获系统。联合格子玻尔兹曼和大涡模拟方法,对NACA0015翼型在有无塔筒尾流效应时,不同运动参数对其水动力特性及能量收集效率的影响进行数值分析,并从水翼运动过程中的旋涡结构分析了俯仰振幅、升沉振幅及振荡翼弦长对系统捕能效率的影响。结果表明,塔筒尾涡显著提升振荡翼的能量收集效率,同时振荡翼的加入能减慢塔筒涡脱,降低由钝体绕流引起的疲劳载荷。摆式振荡翼在塔筒尾涡区域内的捕能效率最高可达30.72%,与传统振荡翼潮流能捕获装置相比具有明显优势,为提高海上风场整体能源利用率提供了一种有效的方式。     

振荡翼改进运动模型的能量捕获性能分析

为了提高振荡水翼的水动力性能和能量捕获效率,基于传统简谐运动模型提出改进运动模型,通过引入俯仰运动系数k,推导改进后俯仰运动规律的一般形式,利用Fluent软件建立水翼的二维模型,综合分析半主动振荡模型下不同俯仰运动系数、折算频率和俯仰振幅等运动参数对水翼能量捕获性能的影响。结果表明:与传统简谐运动模型相比,改进运动模型能够使水翼升力系数在较长时间段内维持较大数值,提高水翼的升力系数和捕能效率;在相同的折算频率和俯仰振幅下,减小俯仰运动系数会增大俯仰角转动的角速度,进而增大俯仰运动所消耗的能量;不同俯仰振幅下对应不同的最优折算频率,折算频率越低水翼的捕能性能越不稳定,俯仰振幅越大,转动俯仰角所消耗的能量越多。在给定参数条件下,水翼的能量转化效率可超过40%。     

振荡翼改进运动模型的能量捕获性能分析

为了提高振荡水翼的水动力性能和能量捕获效率,基于传统简谐运动模型提出改进运动模型,通过引入俯仰运动系数k,推导改进后俯仰运动规律的一般形式,利用Fluent软件建立水翼的二维模型,综合分析半主动振荡模型下不同俯仰运动系数、折算频率和俯仰振幅等运动参数对水翼能量捕获性能的影响。结果表明:与传统简谐运动模型相比,改进运动模型能够使水翼升力系数在较长时间段内维持较大数值,提高水翼的升力系数和捕能效率;在相同的折算频率和俯仰振幅下,减小俯仰运动系数会增大俯仰角转动的角速度,进而增大俯仰运动所消耗的能量;不同俯仰振幅下对应不同的最优折算频率,折算频率越低水翼的捕能性能越不稳定,俯仰振幅越大,转动俯仰角所消耗的能量越多。在给定参数条件下,水翼的能量转化效率可超过40%。     

应用Realizable k-ε湍流模型的振荡水翼绕流数值模拟研究

采用计算流体力学软件Fluent提供的Realizable k-ε湍流模型计算了振荡水翼的绕流问题,利用有限体积法求解雷诺平均N-S方程,空间离散应用二阶迎风格式,速度—压力耦合格式为SIMPLEC格式;为了验证该数值格式及湍流模型,计算了文献中的算例并做了对比;考察了不同参数对振荡水翼周围流场及受力特征的影响,研究表明在一定水翼攻角条件下,水翼振幅及振荡频率均对振荡水翼的涡结构产生发展及其受力特征具有明显的影响.     

双机组十字叉型立轴潮流能水轮机性能分析

为研究传统H型立轴水轮机的一种改进形式即双机组十字叉型立轴潮流能水轮机这种新型水轮机的水动力性能,采用ANSYS-CFX模拟水轮机不同的运行工况,对比分析双机组十字叉型水轮机和单机组H型水轮机的水动力性能.结果表明:双机组水轮机比单机组水轮机效率提高将近10%;对于涨潮和落潮两种不同运行工况,双机组水轮机的效率变化不大;十字叉型水轮机的推力、侧向力和力矩平均值和H型水轮机相等,但其波动幅值远小于H型水轮机的波动幅值,这对水轮机的结构安全、疲劳寿命会产生有益的影响.因此双机组十字叉型水轮机比H型单机组水轮机有明显优势,既能提高水轮机发电效率,又能保证水轮机运行寿命.     

基于双激励双拾取的无线电能传输系统

传统的无线电能传输系统（WPT）多由单个激励线圈与单个拾取线圈组成,由于系统的耦合机构多为松散的耦合形式,且受到功率器件容量的限制,因此难以获得较大的传输功率。为了提高WPT系统的传输功率,该文构建了双激励双拾取线圈的无线电能传输系统,在原WPT系统的基础上,增加了一组激励线圈和一组拾取线圈,利用耦合理论和电路原理的相关知识对该系统进行分析。通过Matlab仿真及实验验证了该方案的可靠性和有效性,并在负载为5 Ω时,双激励双拾取线圈的WPT系统相比较于WPT系统,其功率提升了3.1倍,效率提高了9%。     

不同密实度垂直轴潮流能水轮机的相位干扰

为研究不同密实度双机组垂直轴潮流能水轮机在不同初始相位角下的水动力性能,采用CFD数值模拟方法得到各个水轮机组的效率曲线变化规律,并通过分析不同密实度水轮机在不同初始相位角下的压力云图和涡量图,解释变化机理.研究结果表明:相位角对不同密实度双机组水轮机的效率影响规律相似,随着相位角的增大,1号机组中高速比效率逐渐减小,而2号机组效率随着相位角增加而增大;当不同密实度水轮机处于中间相位角时,两个机组的效率基本一致,有利于电能输送,且此时机组受到的压力最小.所以不同密实度潮流能双机组水轮机应选取中间相位角为最优相位角.     

双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.     

入口段线型影响潮流能导流增效装置水动力性能的数值模拟研究

潮流能导流增效装置能够大幅提升潮流能水轮机的能量提取效率,应用前景广阔.以Open-FOAM开源代码作为数值模拟平台,开展了垂直轴水轮机导流增效装置性能的模拟研究.针对典型垂直轴潮流能水轮机设计了多种导流增效装置,通过系统的模拟分析,总结了导流增效装置相关参数对其水动力学性能的影响,深入分析了速度场、压力场的变化规律,...     

双发射结构磁谐振式无线电能传输系统传输特性研究

基于电路理论,建立了双发射结构磁谐振式无线电能传输（WPT）系统的等效互感模型。与单发射结构相比,双发射结构可以提高负载接收功率和传输效率,而且随着发射线圈与接收线圈之间耦合系数的降低,双发射结构的优势更加明显。结合数值仿真试验,对比得出当两种结构的接收线圈发生横向偏移与角度偏转时,负载功率和传输效率的比值分别可达2.8和1.39以上,验证了理论分析的正确性。最后,进一步分析了两种结构在欠耦合、临界耦合、过耦合3种区域的传输效率,发现双发射结构可以增加系统的纵向传输距离,且在临界耦合区域内可以有效扩大系统的横向传输范围。     

振荡翼捕获能量系统的流体动力性能

采用Fluent求解绕二维振荡翼层流流场的非定常、不可压缩Navier-Stokes方程,将域动网格策略用在滑移交界面内流体域,使之与翼一起运动,该方法可保证核心区域网格质量。研究了Re=1100、θ0=76.33°、y0=5、k=0.88时,俯仰轴位置对NACA0015振荡翼气动特性和能量捕获性能的影响,以及升沉--俯仰相位差和俯仰轴位置对系统的耦合影响。结果表明,俯仰轴位置会影响振荡翼的升力特性、俯仰力矩特性及能量捕获性能,当系统因俯仰轴位置偏离平均压力中心而造成能量捕获性能下降时,改变升沉--俯仰相位差可改善系统的能量捕获性能。     

微波辅助萃取中溶剂选择的节能机制

基于微波加热过程中的能量方程,推导出微波辅助萃取过程中溶液的温度变化与微波功率以及溶剂的摩尔热容的关系式。通过萃取溶剂的温度变化与萃取溶剂的密度和比热容等关系的分析,得出了选择密度和比热容之积与微波吸收系数的比值较小,以及沸点低的溶剂有利于节能的结论。该结论对指导微波辅助萃取过程中溶剂的选择具有重要意义。     

二维溃坝水波MAC方法数值模拟

采用ＭＡＣ方法求解原始变量不可压缩非定常带自由面问题的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，对二维水坝瞬间溃决所产生的溃坝水波进行了数值模拟．计算结果表明，在坝溃决的很短时间范围内，液体运动的任一铅直断面上，均不符合静压分布，自由表面的形状类似一抛物线．     

双喉道射流推力矢量喷管的数值模拟研究

文章利用数值模拟手段,对双喉道射流推力矢量喷管展开研究,探讨了双喉道喷管产生推力矢量的原理,通过与实验的比较,验证了采用数值算法进行射流推力矢量研究的可行性,并在多个主喷流压比NPR=2、4、7下,系统考察了次流注入角度、空腔收敛角、上游喉道高度等喷管设计参数对其性能的影响,利用这些设计变量的参数化研究得出的规律,确定了一个相对较优的双喉道喷管参数组合方案:l=2.6h_(dt),h_(ut)=0.96h_(dt),θ_1=10°,θ_2=40°,φ=130°,在NPR=4,3%次流注入量时,该方案喷管产生的推力矢量偏角是14.65°,矢量效率是98.85%.     

蛇形管蓄能箱蓄热过程的数值模拟

对蛇形管换热及相变材料熔化的传热理论进行研究,利用Fluent软件对蓄能过程中蛇形管热交换及相变材料熔化过程进行数值模拟,得出了一套经济合理且能满足项目蓄能要求的设备,制作了实验用的设备并进行实验验证,得出建立的模型是比较合理的。研究表明：自然对流换热对相变材料的熔化过程影响较小。     

高温相变储热单元模拟研究与计算

运用Fluent软件对圆形储热单元内部LiCl高温相变材料熔化过程进行二维数值模拟。模拟结果表明：不同位置的LiCl都会出现恒温＂平台＂,其平台的长度和出现的时间间隔随空间位置的不同而有显著差异;随时间的增加,储热单元储热量在相变区明显增大,其储热功率也相应出现了最大值。相变材料的导热系数、相变储热单元的形状和空间尺度以及其恒温隔热装置是改善相变储热系统储热性能的关键性因素。     

双时滞能源价格模型分支性的数值逼近

研究了一类双时滞能源价格模型的Hopf分支的数值逼近问题。利用欧拉方法和离散动力系统的分支理论,证明了当模型在r1=r10处有H0pf分支时,其数值逼近在相应的rl=rlh处也产Hopf分支。并且数值Hopf分支值与原连续系统的H0pf分支值之间满足rlh=rl0＋O（h）。     

Numerical Simulation of Energy Saving Potential in Dispersing Process of Blasted Smoke in Mines

The dispersing process of the blasted smoke in underground mines by ventilation is very important for the safety of personnel, and its energy consumption is also worthy of concern. In this study, the impact of supply air flow rate on the decay process of harmful gases and fan energy, and the role of harmful gases buried by blasted pile in the smoke dispersing process is analyzed with three-dimensional numerical simulation. According to the results, air flow facilitates quick smoke dispersion and the gas emits from the blasted pile is only significant at the beginning of ventilation. It is thus recommended that large amount of air supply is taken to disperse the smoke quickly until the concentration of harmful gases reaches relevant standards, and reduce the amount of air in the remain time with frequency conversion technology to save energy. In the given study, 12 m/s air flow rate is taken for dispersing smoke and 3 m/s air flow rate is taken for the waiting time. The energy consumption for ventilation is reduced by about 50％. In addition, due to the gases in the blasted pile remains very high concentration after the dispersing process, it is recommended to keep suitable amount of ventilation in the consequent process.     

视激电率在尼日利亚某矿区激电异常评价中的应用

在双频激电法中,异常解释是工作的重点。在以往的工作中,一般直接采用视幅频率和视电阻率进行地质推断解释,对异常有时难以做出准确的解释。视激电率综合了视幅频率和视电阻率两种评价参数的信息,可以很好地压制与电子导体不相关的激电异常,为异常解释工作带来准确性。将视激电率应用于尼日利亚某矿区的激电异常评价,提取了剖面数据的二次信息,很好地区分了矿致与非矿致异常,圈定了几处异常区域。结果表明,视激电率对异常的定性及定量解释有很好的作用。     

能量平衡式母管压力控制系统

针对母管制锅炉蒸汽压力对象的大延迟特性，从理论与实际两方面入手，设计了一套以蒸汽流量物质平衡关系为基础的直接能量平衡方案，选用先进的变频调整装置。在甘肃８０３电厂＃３炉母管压力控制系统上的应用表明，系统控制品质良好，运行可靠，适用于不同容量锅炉并列运行的中小型母管制机组。