动态入流条件下风力机运行控制的数值模拟

在动态入流条件下,采用基于致动线模型的大涡模拟方法对一台1.5 MW的商用风力发电机组的转速、转矩以及输出功率的响应特性进行数值模拟.在对数风廓线模型的基础上,通过引入正弦波动获得动态入流边界条件.对风力机引入比例积分变桨距控制和转矩控制,实现对动态入流的追踪.研究结果表明,在当前的变桨距控制和转矩控制条件下,风力机的转速、转矩、输出功率能够很好地响应入流风速的变化.在风加速阶段,三者都在额定风速时达到额定值;当入流风速减到额定风速后,变桨距控制以及转速、转矩、功率的下降都存在10 s的延迟;模拟得到的功率曲线与风力机实际功率曲线整体上吻合良好,不过在风速小于9 m/s的区间段还存在着一定的偏差,有待于进一步优化.     

一种气固两相流中弯管抗磨方法的数值试验研究

该文介绍一种在气固两相流中的弯管抗磨技术肋条弯管.在这种弯管中,具有一定截面几何形状(方形或矩形)的肋条按一定间距分布在直角弯管内20°～80°的外侧壁上.文中运用数值试验的方法对该项技术进行了研究.数值试验分两步进行,先对气流场采用欧拉法进行数值模拟,再用拉格郎日法对颗粒进行跟踪.计算中对颗粒碰撞壁面的速度和角度进行了统计,从根本上揭示了肋条弯管比光滑弯管抗磨的原因.计算结果表明,在相同条件下,肋条弯管的磨损率只是普通弯管的1/3,与实际数据相吻合.该项研究为生产实践中弯管易磨损的难题提供了较有价值的参考.     

弯头对煤粉浓淡分离器工作特性影响的数值模拟研究

煤粉浓淡分离燃烧技术在低负荷稳燃、降低燃烧污染物排放等方面具有良好性能,得到广泛应用。由于四角切圆燃烧锅炉粉管布置要求,燃烧器前往往布置有弯头,弯头出口存在煤粉空气混合物速度和煤粉浓度分布的不均。该文采用试验和数值模拟方法,对一次风煤粉空气混合物流经弯头后形成的气、粉分布不均对浓淡分离器的工作特性的影响进行分析。试验和模拟结果表明,弯头结构和布置形式对煤粉浓淡分离器的分离效果、浓淡侧速度分布不均等都有重要影响。文中同时提出了具有前置弯头的浓淡分离器获得高分离效果及浓淡侧速度均衡的途径,为浓淡分离器的设计和运行提供参考。     

循环流化床U型细灰分离器中气固多相流动的数值试验研究

本文应用计算机辅助的优化(CAP)方法和脉动频谱随机轨道模型(FSRT),数值试验了U型细灰分离器中的气相动力场和粒子运动场,得出了U型分离器中气体的运动情况,粒子的运动轨迹以及分离效率,提出了较佳的结构参数和运行参数。数值试验结果与实验吻合较好。     

韶关电厂200MW8~#炉燃烧器的CAT及优化运行设计

本文用计算机辅助优化数值试验 CAT方法,对韶关电厂 8* 炉燃烧器进行了 CAT优化设计改造,对燃烧器喷咀加装折向挡板前后炉内气流充满度、切圆直径的变化、炉膛出口扭转残余及近炉墙处径向速度分布情况进行了CAT研究,探讨了用燃烧器喷咀加装折向挡板和改变二次风投运方式以解决严重结焦问题的方法。     

在脉动气流中煤粉颗粒群运动时阻力系数的数值计算

本文利用流函数方程和涡量方程值求解了周期性脉动气流绕单个球形颗粒和颗粒群的运动。流函数方程用逐个超松驰迭代法求解,而涡量方程则采用迎风交替方向隐式求解。计算范围是:Re=5、10、20、40、100,St=10~(-4)、10~(-3)、10~(-2),相对脉动振幅ε=10％,20％,颗粒群容积浓度C_V=5％、10％、20％、30％,根据数值计算结果得到了形式简便的阻力系数计算公式。用本文的方法计算稳定气流绕单个颗粒流动所得的结果和实验数据吻合得很好。     

人体上呼吸道模型内气流和颗粒沉积的大涡模拟

为探索人体呼吸道内的气体流动和颗粒的运动沉积规律，建立了一个从口腔到前三级支气管的三维几何模型，采用大涡模拟方法计算了此复杂几何结构内的气体流动，并在拉格朗日框架下研究了颗粒的运动现象.讨论了在呼气和吸气过程中不同横截面的流动分布规律，统计了在不同工况下颗粒在呼吸道模型内各部位的沉积率.分析结果表明，不同级气管横截面的流动结构存在很大差异，颗粒沉积率主要受到呼吸强度与颗粒惯性的影响.为验证模型和模拟结果的正确性，将模拟得到的沉积率和文献中的实验数据进行了比较，两者吻合良好.     

绕流中颗粒与柱体碰撞和磨损的直接数值模拟

为了研究圆柱近壁区颗粒与柱体的碰撞和磨损问题，采用高精度有限差分的方法对圆柱绕流进行了直接数值模拟.在获得高精度计算流场信息的基础上，采用Lagrangian方法追踪了颗粒在圆柱近壁区的运动.利用非弹性碰撞模型的壁面磨损量经验公式，进行了壁面磨损量的计算，详尽考察了不同粒径的颗粒与壁面的碰撞磨损情况.研究发现，随着颗粒粒径的增大，颗粒与壁面的碰撞频率变高；局部碰撞频率的曲线较为特殊，粒径较大颗粒的碰撞多发生在与来流方向平行的中心轴线处，而小粒径颗粒的碰撞则要外移一定的位置.还发现颗粒对壁面的磨损率也是随粒径的增大而增大.颗粒的冲击角对壁面的磨损同样起着至关重要的影响，对于塑性材料，冲击角为20°～30°时，壁面的磨损率最大.     

矩形喷嘴射流近喷口流场的大涡模拟

采用Smagorinsky提出的亚网格应力模型对三维矩形喷嘴射流近喷口处流场进行了大涡模拟,着重研究了较高Reynolds数下小宽高比矩形射流近喷口处流场的流速、脉动量等特征量的分布特性,并与实验结果进行了对比.气相运动控制方程的离散采用有限容积法,时间步进格式采用二阶精度的隐式Crank-Nicolson差分格式.模拟结果与实验结果具有较好的一致性.