机械通风冷却塔排布置数值模拟分析及优化

针对印尼4×600MW机组火电项目中,两组平行机械通风冷却塔排间距设计参照国内相关规范要求取值过大的问题,结合当地实际环境因素、塔排间距对塔排冷效的影响进行了数值模拟分析,评估了环境风对不同的冷却塔排布置方式湿热空气回流和干扰的影响,对塔排布置方式进行了优化。得出结论:塔排长轴与夏季主导风向平行的情况下,湿空气的回流不受塔排间距的影响,塔排间距可由51m降至21.6m,从而在保证冷效的前提下减少电厂占地面积。     

格构式钢管混凝土风力机塔架的设计

针对风力机塔架高度增加使常用的锥筒式塔架结构的力学性能、经济性、施工性下降的问题,探讨了格构式钢管混凝土风力机塔架的设计方法.以某3 MW风力机工程为例,采用钢管混凝土统一理论和简化空间桁架法设计了符合性能要求的格构式钢管混凝土塔架,并给出了柱肢、腹杆及节点构造.基于ANSYS有限元软件分析了格构式钢管混凝土塔架与锥筒式塔架的力学性能和用钢量,结果表明,三肢柱格构式钢管混凝土塔架的设计方法可行,力学性能优越,经济性较好.     

大型冷却塔塔群效应的研究与探讨

风荷载对单个冷却塔的影响与集中布置的冷却塔影响有不容忽视的差异,通过冷却塔模型测压实验,研究实验满足的相似条件、塔表面的雷诺数效应模拟以及塔表面的风压分布的特征.在考虑群塔效应及在周围复杂建筑物场地条件下,提出实验条件、实验方法,得出群塔相对于单塔的风压影响系数.依据模型实验及研究成果,对群塔中心距按1.5d、1.8d及2.0d布置分别进行比较,优化总平面布置间距,并总结了群塔效应对冷却塔结构设计的影响.     

下风向风力机的塔影效应研究

从风力机获取能量角度出发,充分考虑风剪切与塔影效应,精确推导出作用于下风向风力机风轮扫掠面积上理论风功率的计算式.研究表明,风功率是塔架高度、风速廓线指数和塔架直径的函数.通过算例得出塔影效应是不容忽略的,可采用减小塔架直径的方式使风力机输出更多的功率,所有这些都将进一步完善风力机的设计理论.     

基于ABAQUS的风机塔筒模块化结构有限元分析

对76.7 m大型水平轴风力发电机锥筒式塔筒进行模块化设计,采用分段分瓣结构形式,各瓣塔筒连接板连接,各段采用反向平衡法兰连接,用高强度螺栓紧固.根据塔筒整体应力分布,取模块化塔筒底部反向平衡法兰建立子模型,用有限元软件ABAQUS对塔筒子模型进行强度分析.结果证明,模块化塔筒强度满足工程要求,保持了设计前塔筒力学特性,为大功率风力发电机塔筒制造、运输、安装优化工艺,降低成本.     

湍球塔阻力特性的冷态试验研究

测量了不同工况下湍球塔的阻力数据，给出了气体速度与湍球塔阻力的关系曲线；静止床层高度与湍球塔阻力的关系曲线；床层膨胀高度与塔内气速的关系曲线；喷淋水量与湍球塔阻力的关系曲线，得出了实验条件下端球塔阻力的经验公式。结果表明湍球塔阻力小于１２００Ｐａ时，气、液、固三相能够充分接触，为热态试验取得较高的脱硫效率和除尘效率奠定了基础。     

基于改进PSO算法的风力机优化布置

为了更充分地利用风能资源,提高风电场发电量及风电投资成本节省度,提出了一种无网格改进粒子群优化风力机布置的算法.该算法通过增加设计变量个数,直接优化各风力机的安放坐标,取消了划分网格对于风力机安放位置的限制,结合动态罚函数法对风力机间距进行约束的方式进行风力机优化布置工作,提高了该算法的连续性和约束性.通过与其他文献优化结果对比,该算法在风机优化布置问题上具有更强的实用性,不仅实现了合理确定风机布置数量,而且可实现风力机布置位置的连续化,有效提高了风电场总发电量.在此基础上,应用无网格优化模型,研究了风机布置优化方案的度电成本对风速变化的响应程度.研究结果表明:当风力机优化布置方案得到最佳风速时,优化模型将无法再降低风电场的度电成本,此后,风速对风电场度电成本的影响将达到最低,即风电场的发电效率达到最大,风电机组之间相互影响程度也相应达到最低.     

不同布置方案风力机尾流及相互作用的实验研究

以不同布置方案的风力机尾流场为研究对象,运用压差式风速仪对风力机尾流场的相互作用进行研究。对于2台风力机,当下游风力机(第2台风力机)全部或部分置于上游风力机(第1台风力机)的尾流场时,对下游风力机的尾流场进行测量。实验结果表明:当下游风力机全部置于上游风力机尾流场时,近尾流场受上游风力机尾流的影响较大,远尾流场受上游风力机尾流的影响较小,当两风力机轴向距离5D时,上游风力机对下游风力机的影响整体较小,且来流逐渐融合,表现出小幅度波动现象;当下游风力机部分置于上游风力机尾流场时,处于尾流场中的部分受上游风力机尾流(主要是叶尖涡)的影响,与尾流区外的相比,该部分的尾流区速度损失严重,但稳定性较好,当风力机横向距离大于1.5D时,随着横向距离的增大,轴向速度逐渐增大;随着轴向距离的增大,2种布置方案下轴向速度的变化幅度均逐渐减小。     

气体搅动对填料塔和喷洒塔的性能影响

气体搅动作用可以强化液-液两相接触和传质性能.在填料塔和喷洒塔中,气体搅动对萃取塔性能的影响有很大的差异.在气体搅动下,通过对填料塔和喷洒塔流体力学性能和传质性能的试验研究,发现填料对气泡和液滴均有破碎作用,因此填料塔的气含率和分散相滞存率均明显高于喷洒塔,传质单元高度和液泛速度则相反;对填料塔和喷洒塔,气体搅动都可以显著提高液-液两相的接触与传质性能.     

脱硫塔流场的数值模拟

以湿法脱硫塔为研究对象,以紊流模型及颗粒轨道模型为理论基础,利用FLUENT软件计算了脱硫塔内的三维流场.从计算结果来看,脱硫塔塔形、烟气进口形式、脱硫层布置形式等对脱硫塔内的流场都有较大的影响.     

基于塔筒力学性能的风机维修起重平台基本参数设计

目的分析风机维修起重平台对风机塔筒的影响,为平台基本参数的设计提供依据．方法通过对塔筒受力进行静力学分析,得到风机维修起重平台自质量和悬挂平台的缆绳合力方向对塔筒的影响;通过计算塔筒稳定性得到平台自质量的极限值;通过对塔筒进行动力学分析得到塔筒固有频率、模态和谐响应曲线．结果风机维修起重平台自质量和悬挂平台的缆绳合力方向与风机塔筒强度、总体变形成正比例关系;在限制风机维修起重平台自质量前提下,塔筒能够满足稳定性要求;在0～10Hz频率段内塔筒谐响应曲线出现两处波峰即产生共振的频率点．结论悬挂平台的缆绳合力方向与塔筒中心线之间的夹角须小于40°,平台自质量须小于78t,各部件固有频率应避开塔筒各阶固有频率区域,分析结果对风机维修起重平台的基本参数设计工作有重要意义．     

风力发电机锥筒型塔架的模态分析

应用SAP2000有限元分析软件对某定型风力发电机组塔架建模并进行模态分析,研究了有无门洞两种塔架的固有频率及其与风轮转动频率的关系,通过对塔架固有频率影响因素的探讨,得到了一些基础性结论.分析表明：塔架的固有频率每两阶基本相等;门洞对塔架固有频率的影响很小;塔架一阶固有频率与机头质量基本呈线性关系递减;能否引起塔架与风轮激励的共振主要取决于塔架的低阶频率.研究成果可为风力发电机锥筒型塔架的设计提供参考.     

钢筋混凝土风力发电高塔数值分析

风能是一种清洁无污染的可再生资源,风力发电技术方兴未艾。目前,国内外已建的风力发电高塔主要采用钢锥筒塔形式,而关于钢筋混凝土塔体的研究与设计资料则较为缺乏。随着风机功率的提高,需要风力发电塔具有更大的塔身高度,而钢筋混凝土塔体无论在技术方面还是在经济指标方面都将表现出更大的优越性。本文以实际工程为背景,根据某钢筋混凝土风力发电高塔,采用有限元技术分析了该塔在塔顶静力荷载作用下的受力行为,比较了采用不同的有限元建模方式所得到的数值结果,分析了塔身开洞对钢筋混凝土塔体的受力行为的影响,验证了设计的合理性,为今后我国混凝土风力发电塔的设计与建造提供参考。     

平均风速对海上风力机塔架动力响应的影响

以海上风力机塔架为研究对象,给出了考虑几何非线性的塔架结构控制方程,采用SolidWorks软件完成了塔架三维建模,基于ANSYS软件进行了有限元网格的无关性验证。计算并分析了不同平均风速下塔架的位移和Mises应力响应,揭示了塔架最大位移和最大Mises应力随平均风速变化的规律。这可为风机塔架的运行安全和可靠性设计提供指导。     

侧风条件下电站大型冷却塔建筑群热力特性的数值模拟研究

文中首先建立了自然通风湿式冷却塔建筑群数值模拟模型,并与实验数据进行对比验证.接下来研究了不同方向侧风对冷却塔建筑群的影响,研究发现,冷却塔上风向的建筑往往会产生不利影响,而对于上风向无任何阻碍的冷却塔而言,其效率在风速为5 m/s时最低;此外,对于沿风向排列的多个冷却塔,当风速较低时,下风向的冷却塔冷却能力较高,当风速较高时则相反.最后,根据以上结论,提出了两种参照地区风资源情况对冷却塔群进行优化排布方式,冷却塔群各冷却效率有一定提升,单塔冷却效率提升最高可达3.54%.     

Multi-Objective Structural Optimization of Wind Turbine Tower Using Nondominated Sorting Genetic Algorithm

A multi-objective optimization process for wind turbine steel towers is described in present work. The objective functions are tower top deformation and mass. The tower''s height, radius and thickness are considered as design variables. The mathematical relationships between objective functions and variables were predicted by adopting a response surface methodology (RSM). Furthermore, the multi-objective non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II) is adopted to optimize the tower structure to achieve accurate results with the minimum top deformation and total mass. A case study on a 2MW wind turbine tower optimization is given, which computes the desired tower structure parameters. The results are compared with the original tower: a reduction of tower top deformation reduction by about 16.5% and a reduction of a mass by about 1.5% could be achieved for such an optimization process.     

Optimization design of prestressed concrete wind-turbine tower

Wind energy is a clean and renewable energy for which technology has developed rapidly in recent years. Wind turbines are commonly supported on tubular steel towers. As the turbine size is growing and the towers are rising in height, steel towers are required to be sufficiently strong and stiff, consequently leading to high construction costs. To tackle this problem, a new type of prestressed concrete tower was designed employing a novel tower concept having a regular octagon cross section with interior ribs on each side, which was optimized by comparing the natural frequency and stress difference under the same lateral load in different directions of the tower. The designed tower features a tapered profile that reduces the area subjected to wind; the tapered profile reduces the total weight, applied moment and the capital cost. An optimization method was developed employing ABAQUS software and a genetic algorithm. A target function was defined on the basis of the minimum cost of the concrete and prestressed tendon used, and constraints were applied by accounting for the stress, displacements and natural frequency of the tower. Employing the method, a 100 m prestressed concrete tower system for a 5 MW turbine was optimized and designed under wind and earthquake loads. The paper also reports a systematic design procedure incorporating the finite element method and the optimization method for the prestressed concrete wind-turbine towers.