风力机叶片三维数值计算方法确认研究

采用CFD软件包FINETM/TURBO,以两叶片NREL PhaseⅥ风力机的风轮为对象,进行了风力机风轮叶片三维绕流的定常粘性数值模拟研究。通过详细对比计算结果与实验数据(包括功率、叶片展向5个截面压力系数分布及沿叶展方向载荷系数分布),确认在大部分风速条件下数值模拟可以很好的预计风力机气动性能。然后分析了计算域尺度、边界条件和湍流模型等对数值模拟结果的影响,为采用CFD技术对实际风力机叶片三维气动性能进行精确数值模拟提供参考。

NREL PhaseⅥ叶片气动性能数值分析

本文采用CFD软件包FINE^(TM)/Turbo,以两叶片NREL PhaseⅥ风力机的风轮为对象,进行风轮三维绕流的定常黏性数值分析研究.详细对比了计算结果与实验数据,包括功率、叶片展向五个截面压力系数分布及沿展向载荷系数分布,并分析了三维黏性流场流动细节.结果显示在大部分风速条件下数值模拟可以很好地预估风力机气动性能,在所有计算风速条件下均能够较好地模拟叶片表面的压力分布和展向载荷分布.在失速条件下对根部大分离区的模拟有偏差.

边界层转捩对风力机气动性能模拟结果的影响

本文采用CFD软件包FINE^(TM)/Turbo,选用结合AGS转捩模型的S-A湍流模型,研究边界层转捩对NORD- TANK 500/41型风力机LM19.1叶片三维流场的影响,并与采用一方程S-A和两方程k-ω(SST)模型获得的全湍流计算结果比较.在计算结果与实验数据进行对比的基础上,分析了三维粘性流场的流动细节,探讨了边界层转捩对风力机叶片气动性能和载荷预估的影响,获得了叶片转捩线随风速和沿展向的变化趋势.结果显示边界层转捩使数值计算的叶片性能和载荷增大、边界层分离推迟,为风力机叶片的优化设计提供参考.

电子器件用热管散热器及其性能分析

随着电子元件工作频率和集成度不断提高,其散热量也在急剧增加,传统散热器在散热能力上已很难满足要求,这将严重影响设备运行的稳定性。本文通过分析热管的工作原理,建立了将热管应用于散热器的传热模型,分析了热管散热器与传统散热器在散热能力和安装、布置、运行等方面上的优势,认为新型热管散热器具有很好的应用前景。

家用变频空调与公用电网谐波污染

变频空调因为省电,舒适性好等优点,市场占有率不断提高,但是目前市场上变频空调产品层次参差不齐。本文通过总结当前家用变频空调技术现状,分析当前市场上仍采用交流变频技术的家用空调器运行过程中对电网的谐波污染的机理和其产生的危害,在技术上总结了一些谐波污染的防治措施,并指出了出台相应技术法规规范变频空调器市场的急迫性。

用R290与R152a混和制冷剂替代R22

R22(俗称氟利昂)因在空调温区内具有优越的物理特性和热力循环性能,在制冷空调领域得到了广泛应用,但由于其会引起臭氧层破坏和温室效应,因此按照《蒙特利尔议定书》和《京都议定书》的规定将被停止生产和禁用。目前替代R22应用比较广泛的是R407C和R410A。文章提出了一种由丙烷R290和二氟乙烷R152a 组成的混和制冷剂来替代R22,通过分析该混和制冷剂的环境影响指数、温度滑移特性、热力学特性、安全特性和润滑油等问题,经理论循环计算并与R407C和R410A进行了对比,结果认为:由质量分数为65%的R290和质量分数为35%的R152a组成的混和制冷剂是一种对环境危害很小,温度滑移很小,具有合适的压比和性能系数(COP),润滑特性很好的优良近共沸制冷剂,用于替代R22各项指标均优于R407C和R410A。

天然气在分布式能源系统中的应用

随着以大机组、大电厂、大电网等为主要特征的第一代能源系统在能源、环境及供电可靠性等方面存在的问题不断显现,以分散化、小型化、高供电可靠性、高环保水平和能源利用率为特征的第二代能源系统正在引起人们的关注。文章介绍了作为第二代能源系统的分布式能源系统的优势和当前分布式能源系统的主要形式,以及以天然气为燃料的活塞式内燃机、微型燃气轮机、工业燃气轮机、各种燃料电池及其混合系统等设备为主体的分布式能源系统的组成、流程、效率和环保水平等特点,分析了以天然气为燃料的分布式能源系统在我国当前的能源形式下的发展优势。

全迎角风力机翼型气动特性数值分析

采用NUMECA的FINE/Turbo及FINE/Hexa软件包,对风力机翼型NREL S825和DU97-W-300在全迎角0°～360°范围内的气动特性进行定常数值模拟研究。通过与实验数据进行比较,确定了定常CFD模拟全迎角翼型绕流气动特性的方法,并对比分析二维翼型全迎角绕流的特点,讨论了预估翼型气动特性的半经验公式。

不同安装倾角对光伏电站发电量的影响研究

通过采集某光伏电站内各种安装倾角下的同年发电量值,对比研究倾角对电站发电量的影响。采用倾斜面辐射量计算方法 Reindl模型计算对应角度下理论发电量,验证模型工程计算方法的适用性。在此基础上,按照春分、夏至、秋分和冬至4个节气每相邻两个节气的中间点为分界点,比较14°、34°和38°3种角度下光伏组件的发电能力,并计算在不考虑角度限制后的最佳季调倾角发电能力。结果显示,若在各季节分界点实施调节,3种倾角下全年发电量较固定倾角安装可提高约4.6%,不考虑角度限制后的可调倾角方案全年发电量比固定倾角可提高约5.7%。

基于混合储能的直流微电网控制策略研究

针对直流微电网中新能源不稳定输出导致的微网功率不平衡和直流母线电压波动大等问题,研究了一种由光伏发电系统、混合储能系统和交流市电构成的直流微电网结构,提出了一种新型的直流微电网能量控制策略,根据母线电压值将系统分为4种工作模式、7个运行区间,系统的运行方式可以自动判断和自由切换。该微电网中的混合能源管理系统含有2个互补型储能元件——蓄电池和超级电容器,其以特殊的供应逻辑提高了系统的可靠性和灵活性。通过Matlab/Simulink仿真平台验证了这种策略的可行性。

基于辐射条件的光伏系统容配比优化设计方法研究

结合项目所在地的具体条件,开展光伏-逆变器容配比设计已成为提高光伏电站收益的有效手段。本文研究并提出了一种基于当地辐射条件的光伏系统容配比优化设计方法,并采用多个代表性算例分析了此方法带来的经济效益提升。其中,当地辐射数据采用Meteonorm中的每10 min倾斜面辐射数据,寻优目标采用系统投入/产出比,算例选取3类光伏资源区下代表性项目。结果表明,与传统电站的光伏-逆变器容配比1:1比较,采用优化设计后的容配比方案可有效提升光伏项目的投资回报。

几种倾斜面辐射量计算模型的对比分析

根据几种斜面上散射量的计算模型,通过实例验证对比分析每种模型的精确性,得出工程计算中可选用Reindl模型或Hay模型计算。

科技进步引领现代风电企业发展

科学技术是第一生产力。长期以来，我国政府十分重视并不断推动企业科技发展，努力建设创新型国家。“973”计划、“863”计划以及“科技支撑计划”等重大科技计划项目便是作为纽带组织企业和科研院所进行高水平联合攻关，促进自主创新能力发展的很好例证。近几年，国家更陆续颁布了多项政策扶植企业发展核心科技，多家企业获批建设国家能源研发中心。

上风向风力机塔影效应的数值模拟研究

塔架与叶片间的非定常相互作用是影响风力机气动性能、机组疲劳载荷和寿命的主要因素之一。本文采用NUMECA商用软件FINE^(TM)/Turbo,对上风向型风力机DF90的三维风轮叶片和塔架模型进行非定常数值模拟,详细分析了塔影效应对风力机气动性能的影响。结果显示:塔架的阻碍作用引起叶片载荷的剧烈变化(单叶片载荷波动20%～40%,风轮载荷波动6%～12%),与文献显示的风场试验结果一致。在此基础上从叶片表面压力、载荷和流场细节等角度分析了塔影效应的影响,揭示了三维非定常变化的发生机理,为风力机的设计运行提供参考。

2.5兆瓦风力机气动性能数值模拟研究

采用商用软件FINE_(TM)/Turbo,对2.5 MW变速恒频型风力机DF90风轮进行三维定常数值模拟研究.在计算功率与设计值很好符合的基础上,分析了风轮的三维绕流细节,讨论了叶尖速比和来流风速对叶片载荷的影响。结果显示:相同叶尖速比条件下流动近似;来流迎角随叶尖速比减小而增大,根部分离提前;运行风速范围内流动分离仅发生在叶根附近较小的范围内,大部分叶展范围的绕流具有良好的二维性。

大分离条件下风力机叶片三维定常数值模拟研究

为了改善失速条件下风力机气动特性的CFD模拟精度,采用定常的RANS求解方法和一方程S-A湍流模型,数值模拟定桨距型风轮叶片LM19在高风速(18 m/s)条件下的气动特性。首先讨论了由流动大尺度分离导致计算收敛曲线大幅度振荡时数值结果的处理方法,然后分析了计算域尺度和网格密度对数值模拟结果的影响,为失速条件下风力机气动性能的CFD模拟提供参考。

CFD模拟的误差分析及网格收敛性研究

本文首先回顾了CFD模拟中可能会产生的各种误差,然后着重研究在数值模拟的过程中由于网格尺度所产生的误差。采用Richardson外推法建立了估算网格误差的方法和准则,并以NACA4412翼型为例详细介绍了如何应用误差估算方法及其对CFD模拟结果的修正。

方体绕流的DES模拟及其旋涡结构分析

本文采用DES模拟方法,模拟了ReH=40000时处于完全发展边界层中的方体绕流。分析了中垂面上物理量和流场,讨论了DES与RANS模拟结果的差异。DES模拟结果捕捉到了方体前复杂的马蹄涡系统结构及其演化过程。马蹄涡系统由发展涡、主涡、壁角涡以及它们之间一系列反向旋转的诱导涡构成。周期变化过程中,主涡不断由发展涡脱落分离出来并与壁角涡融合;新发展涡不是在马蹄涡系统上游独自形成的,而是原发展涡分离出主涡后留下的残余部分;主涡由发展涡分离出来的断裂过程由两侧开始,向中间发展汇合,最终从发展涡分离出去。

Bolund岛的DES数值模拟研究

目前很大一部分风电场都处于复杂地形中,处于山后的背风区域具有大分离的流动特征。为把DES方法应用到复杂地形模拟中去,采用带有壁面函数的DES方法对具有几乎垂直的悬崖地貌特征的Bolund岛进行了数值模拟。计算中采用了不同密度的网格。计算采用中心差分格式。在山后的大分离区,当网格大小为山高的5%时,可以获得很好的计算结果。在模拟大分离流动时,DES较RANS模拟方法具有显著的优势。