水平轴风力机尾迹三维流场的热线测量

利用单斜丝热线旋转进行水平轴风力机模型的尾迹流场测量。热线测量过程中采用了周期性采样和锁相平均技术,获得了风轮下游尾迹三维流场的定量信息,并利用自行编制的MATLAB程序求出尾迹流场的三维平均速度。试验结果表明：采用旋转单斜丝热线结合周期性多点采样技术构成的热线测量系统,能够获得风轮流场速度分布等准确的定量信息,是一种比较有效的风力机三维流场动态测试方法。风轮下游的尾迹区内存在速度亏损,速度亏损随着风轮下游轴向位置的增加而减弱。风轮下游4倍弦长外,尾迹区的速度就已经基本恢复到主流速度。在气流向下游流动的过程中尾迹的轴向速度亏损形成的波谷曲线渐趋平缓,尾迹区的宽度不断扩大,2倍弦长以后尾迹宽度基本不再扩大,并逐渐与主流掺混融合。     

水平轴风力机尾迹流场试验

在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用旋转单斜丝热线在风轮下游进行尾迹流场速度测量。采用周期性采样和锁相平均技术热线测量技术,获得了风轮下游尾迹三维流场的定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。试验结果表明:风轮下游尾迹区内气流存在明显的三维性。尾迹在向风轮下游的发展传播过程中,尾迹中心形成的运动轨迹是与风轮叶片旋转方向相反的螺旋线。尾迹区内的速度亏损随风轮下游轴向位置的增加而减弱,在气流向下游流动的过程中尾迹速度亏损值逐渐衰减,尾迹区的宽度不断扩大,并逐渐与主流掺混融合。尾迹区内相同轴向位置上不同叶高处的速度型相似。在叶片的尾迹区内,流动的紊流强度大大高于周围的非尾迹区,其中紊流强度径向、切向分量较大,轴向分量最小,尾迹区内的紊流具有高度不均匀性。     

水平轴风力机尾迹流场PIV实验研究

在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,利用PIV粒子图像测速技术对风轮尾迹流场进行了测量。采用锁相平均测量技术,获得了风轮尾迹流场的瞬时速度场、时均速度场、涡量场等有关定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了依据。实验结果表明:风轮叶片尾缘后侧的尾迹中存在轴向速度亏损区。尾迹在叶片尾缘生成后,随即发生膨胀。直到风轮下游2倍弦长以后,尾迹低速区逐渐衰减,轴向速度不断增加,尾迹区同时发生收缩现象。风轮尾迹涡从叶片尾缘脱落后,在向下游发展传播过程中,尾迹涡的涡心所形成的运动轨迹是与风轮叶片旋转方向相反的螺旋线,涡量数值随着螺旋线向风轮下游的延伸而减小。由于风力机叶片数少,相邻叶片之间的尾迹基本上不存在互相干扰的现象。     

水平轴风力机近尾迹流场结构的实验研究

在风洞开口实验段,应用PIV锁相周期采样技术测试风力机近尾迹速度场,通过分析速度场和涡量场,得到近尾迹流场结构特征。近尾迹中存在具有形态特征强烈的叶尖涡结构向下游不断传播。由风轮旋转轴向外,近尾迹的结构组成依次为中央尾迹区、叶尖涡诱导效应区和外部主流区。在叶尖涡诱导效应区内,涡流诱导效应使流场中存在明显的速度增益区和速度亏损区,且增益区和亏损区关于叶尖涡核中心对称。在研究区域内,叶尖涡向下游运动的轴向位移与尖速比成反比,径向位移与尖速比成正比,使叶尖涡诱导效应区影响范围随尖速比的增加径向扩展、轴向缩小。     

水平轴风力机三维气动特性实验

以国外某公司的水平轴风力机产品为原型设计模型风力机，并搭建了风洞实验台，测定了风力机三维速度流场，为研究水平轴风力机关键气动问题做好准备，并初步获得风力机的进出口流场的实验数据。表明，所做的风洞实验基本反映了风力机的运行特点，捕捉到了叶片尾迹流动的基本特征，为进一步进行风力机的气动特性研究和设计高性能的水平轴风力机提供了保障。     

水平轴风力机近尾迹流场数值模拟

在水平轴风力机模型不同尖速比条件下,对风轮的近尾迹流场进行了数值模拟,获得了风轮近尾迹流场的速度分布特点、尾迹的流动发展规律等有关定量信息,为准确计算风力机的流场、载荷和气动特性等提供了参考依据。     

偏航对水平轴风力机尾迹的影响

文章采用数值模拟结合理论分析的方法,对在偏航工况下额定功率为300 W的S翼型水平轴风力机进行计算和分析。首先进行网格无关性验证,在此基础上对4个偏航工况进行数值模拟,对比分析了风轮后不同截面上的尾迹速度和尾迹偏转角。结果表明,偏航导致尾迹中心产生一定程度的偏斜,尾迹形状卷曲不对称,风力机尾迹缩短;随着偏航角的增大,尾迹偏转角增大;随着传播距离的增加,偏转程度逐渐减小,风轮上、下侧尾迹偏转差别很大。     

水平轴风力机尾流特性的数值研究

对600kW单风轮和7倍风轮直径(7D)间距的两风轮水平轴风力机在不同来流风速条件进行三维流场数值模拟.结果显示:风力机下游流场存在三维速度流动,轴向速度在尾迹区存在明显亏损,且随尾迹向下游的发展,轴向速度亏损逐渐减少.不同来流风速条件下风轮尾迹流的发展有一定区别,在来流风速较低的条件下尾流风速恢复较快.风场在布置风力机时应考虑当地的风速条件,若多数情况在额定风速或超过额定风速工况下运行,则前后风轮间距应大于7倍风轮直径;否则可考虑缩短前后风轮间距.     

水平轴风力机风轮尾迹与圆柱型塔架的相互干涉

建立了一个考虑上游风轮尾迹与下游塔架相互干涉的物理模型,并进行了详细的数值模拟。基于Navier-Stokes方程,重点研究了上游尾迹与下游圆柱型塔架相互干涉的二维物理特征、旋涡脱落频率、力的脉动与频谱以及纵向位置的影响;计算的流场与水洞进行的激光诱导荧光显示技术的流场显示结果进行了对比;在相同的横向位置和来流条件下,获得了处于不同纵向位置的干涉结果。研究结果对于揭示风力机风轮尾迹与下游塔架相互干涉的物理机理,减少由于位势干涉和尾迹粘性所诱导的非定常气动力,以及对于风力机的气动弹性稳定性和噪声辐射的研究等都有着重要的理论价值。     

大型水平轴风力机噪声的测量

阐述了风力机噪声的传播、衰减和针对噪声的评估准则,以及风力机噪声的测量原理。针对风力机噪声测量测点布置进行了优化,给出了风力机噪声的测量实验方案和装置,并且采用自由声场法对风力机噪声进行了测量,得出了风力机噪声和周围环境噪声之间的合成声压级。     

小型风力发电机应用分析及评价

简要介绍了小型风力机的应用现状,从政策、技术优势、风资源利用以及投资经济性等多方面分析了小型风力机的发展优势,并对小型风力机的发展趋势进行了展望。     

超临界和超超临界空冷汽轮机的技术方案及设计准则

分析了我国不同地区发展煤电面临的缺煤与缺水问题,提出了我国大型高效节水型煤电装备的发展趋势是研制超临界和超超临界空冷汽轮机.介绍了超临界和超超临界空冷汽轮机的技术方案与关键技术,给出了超临界和超超临界空冷汽轮机的高温部件强度设计准则、关键部件寿命设计准则、轴系动特性设计准则、专用末级叶片振动设计准则和专用低压缸刚度设计准则.分析了超临界和超超临界空冷煤电装备的节煤效果、减排效果、节水效果与新增投资回收期.结果表明,发展和研制超临界与超超临界空冷机组,技术方案可行,经济效益与社会效益显著.     

考虑冷却空气影响的大型燃气轮机性能计算模型

要建立现代大型燃气轮机性能模型,必须计及冷却空气.在长期收集和总结大量工业经验和数据的基础上,建立了能够描述冷却空气影响的燃气轮机性能计算模型,有特色的内容包括：冷却空气参数和流量的计算方法;在变IGV角度条件下压气机特性线的处理;分别描述燃烧器及燃烧室的压降;计及冷却空气影响的透平功率计算方法等.所建模型的数据与再热和非再热各一台大型燃气轮机工业数据进行了对比,证明了模型的正确性和实用性.图2表3参4     

多级轴流涡轮的变工况特性线分析

选用第一级静叶出口折合速度λc1和转子折合转速λu两个自变量进行计算，获得了不同工况参数πT（压比）和λu（转速）下的涡轮级通用特性线网。对4种广泛使用的速度系数进行最小二乘法均值拟合，并将其应用于变工况计算模型之中。研究了3级涡轮变工况下的效率、流量以及功率等总体特性的变化规律，详细分析了涡轮各级的焓降分配、动叶进口的撞击损失以及流出余速损失所发生的变化。结果表明：各级对于工况变动的敏感程度不同，后几级在变工况下各参数变动的幅度比前几级剧烈；变工况下余速损失的变动尤为剧烈，其对级效率的影响甚大。因此，在变工况下，从各级所处的特定角度来考虑其性能的优化极为重要。图11参6     

直接空冷凝汽器三维流场特性的数值分析

对A字形布置的单排管直接空冷凝汽器单元进行了分析,建立了凝汽器单元内三维流动的物理数学模型,并利用Fluent求解器进行了相应的数值计算.分析了不同运行工况(风机转速、风机叶片安装角)以及环境因素(横向风速度、环境温度)对凝汽器单元流场特性的影响规律,为直接空冷凝汽器设计和优化提供科学依据.     

PG6551(B)燃气轮机进气冷却系统的研制

开发了一种可全年利用烟气余热的联合循环双工况燃气轮机进气冷却系统。在气温高、进气冷却系统投用的情况下，能有效增加燃气轮机出力；在气温低、低压加热器投用的情况下，通过回收烟气余热，增加余热锅炉出力，提高蒸汽轮机负荷。介绍了进气冷却系统的工作原理，分析了进气冷却运行方式的初步运行结果。     

采用Modelica和Dymola的燃气涡轮的变比热仿真计算模型

结合模块化建模的方式，引入容积效应，推导了燃气涡轮变比热计算的数学模型。此外，还采用新型面向对象的仿真语言Modelica，建立可扩展的燃气涡轮仿真库；同时在Dymola平台上，利用仿真库和其它程序库，搭建单轴燃气涡轮发动机模型，对燃气涡轮动态过程进行变比热计算。与软件Gasturb和定比热计算结果对比，证明变比热计算的合理性和有效性，验证了该仿真方法的可行性，表明该方法有推广应用的价值。     

基于特性方程的燃气涡轮的建模与性能仿真

基于特性方程建立了一种能够达到设计精度要求的快速简单的涡轮数学模型，用Modelica语言和Dymola编译器实现了涡轮的建模和性能仿真。通过一个发动机系统级模型的仿真实验，验证了涡轮模型的有效性。结果表明；采用建立的性能仿真数学模型能够模拟涡轮性能，并能够实现非设计转速小流量工况下的性能仿真；建立的涡轮级模块具有典型性、独立性、通用性和可连接性，能够满足快速搭建航空动力系统的系统级动态模型的需要。图6参6     

空冷汽轮机低压排汽面积选择和变工况特性分析

根据我国西北某地区的典型环境温度对600MW直接空冷机组的低压末叶片进行优化,得到合理的低压排汽面积,同时根据末级叶片的设计特点对其变工况特性进行分析,从而对620mm末叶片的变工况性能有一定了解。分析结果表明,设计背压为15kPa.a时,末叶片采用620mm比较合适;采用专用强化叶型、控制反动度、控制攻角等方法的620mm末叶片可以有效保证空冷机组变工况安全高效运行。     

风煤在线测量的锅炉燃烧优化系统

开发了采用电磁波发射接收方法的直吹式制粉系统风煤在线监测装置,该装置具有很好的在线性、测量准确性和重现性,为大容量电站锅炉的燃烧优化提供了有效的监测手段并可进一步提高运行水平。图7参2