叶片形状对径向式透平波浪发电效率的影响

从后弯管的实验数据出发,设计4个透平,以研究叶片形状对径向式透平用于波浪能发电时转换效率的影响。通过数值分析方法得到4个透平在稳定流动中的性能参数,结果表明4个透平的性能相接近。基于稳定流动计算结果,使用准稳态方法分析4个透平在不稳定流动中的性能,结果表明由于存在反向流动现象,4个透平在不稳定流中的效率存在很大差异。后弯管空气透平的设计不仅要考虑效率,还要考虑反向流动时产生的扭矩。

应用型高校专业学位研究生培养模式探索

应用型高校对于专业学位研究生的培养更侧重综合实践能力的提升,从而在实践中寻求应用创新。本文基于此类高校的产学研融合特点,基于高校、科研院所、企业的优势及特色构建出“1346”型培养模式,以产教融合重点实验室为平台,以校企合作项目为依托,在1个目标导向下,联合3个联合培养,依托决策平台、协调平台、资源平台、反馈平台等4个平台,在6个协同举措下建立有效的协同培养路径,这对培养出高层次应用型人才具有重要意义。

振荡水柱波浪能发电技术研究进展

振荡水柱(OWC)波浪能转换装置具有结构简单、工作性能可靠和装置寿命长等优点,是一种主流的波浪能发电装置。通过对OWC技术的发展过程进行分析总结,全面介绍各类OWC技术及其发展趋势。根据气室腔体的工作状态不同,将OWC装置分成固定型OWC和振荡型OWC,其中固定型可细分成岸基固定型、近岸固定型和漂浮锚固型。根据OWC装置工作原理的不同,分类探讨了OWC技术相关的研究成果,并总结了OWC技术的发展趋势。分析了OWC波浪能转换装置中三种不同空气透平的优缺点,并介绍了一种高效可靠的双单向透平系统。最后提出三种提高OWC发电效率的建议,并展望了OWC技术的发展前景。

改进型中心管模型能量转换性能试验及样机设计

为了提高中心管振荡水柱波浪能利用技术能量转换效率,基于新的认识和目前常用的2.4米导航灯标,对中心管尾部设计了三种模型并在造波水槽中进行能量转换性能试验。试验结果表明:直管型中心管俘获宽度比最高达到了70.25%,但通频带宽度窄;加长喇叭口型中心管略好于喇叭口型中心管;在喷咀比为0.02条件下,加长喇叭口型中心管浮体有较高双峰俘获宽度比,波峰为40.0%,波谷为31.6%,通频带宽,为随机波下高效转换创造了条件。最高俘获宽度比和双峰通频带特性实验数据结果都优于历史文献值。根据试验数据对一些适合小型海洋仪器供电的样机进行了设计,设计的样机具有较高的性价比。

前方后尖浮舱五边形后弯管水槽性能实验研究

为提高后弯管(BBDB)波浪能的转换效率,对基于新理念和经验研制的前方后三角浮力舱五边形后弯管模型在造波水槽中进行一级能量转换实验研究。共考虑约束方式、喷嘴比、链长、吃水深度、模型浮态等因素,设置23种实验工况进行对比。实验中测量入射波高、波周期、气室液位和气室内外气压差。实验结果得到,该模型俘获宽度比最高值为121.34%,远优于同样实验条件下前方后圆后弯管模型79.1%的历史文献最高值;并且具有较宽的响应周期,为后弯管在随机波条件下实现高效转换创造条件;在BBDB模型正向波作用自由漂荡运动中,测得最大俘获宽度比为94.73%。模型实验结果与高效空气透平机组的结合,为波浪能的高效、低成本利用提供可能。

新兴技术辅助机械制图课程教学方法的探索

机械制图是机械类学生必修的专业基础课程,旨在培养学生的空间思维和图样表达能力。随着新兴技术的发展和制图教学方法的不断改进,应用三维建模和虚拟现实等新兴技术辅助机械制图教学,为教学方法改革提供新思路。本文将三维建模软件的学习融入机械制图课程的学习当中,便于学生培养立体空间感和读、绘图的能力;在制图课堂中引入虚拟现实技术将会激发学生的学习热情,提高学生的制图能力和综合素质,起到提升教学效果的作用。

中心管底部形状对浮标波能转换性能影响的实验研究

为改善中心管振荡水柱式波力发电浮标的能量转换性能,对中心管底部设计了4种模型并在造波水槽中进行实验研究。试验结果表明,直管型中心管俘获宽度比最小,实验测得最高为4.12%,底部有一定锥度的模型会提高俘获宽度比,目前实验最高为19.25%,并出现较高的双峰值,提高了通频带,峰值周期也随锥度的不同出现了移动。试验得到的较佳模型需要进一步优化和实验,为设计适应不同海况的发电浮标提供基础数据。

稳定流和不稳定流中Wells透平的流动特性

为了研究不稳定流对Wells透平内部流动的影响,本文通过实验、数值计算方法研究了NACA翼型和优化翼型Wells透平在稳定流、不稳定流中的流动特性。实验结果表明:不同流动中,优化翼型都提高了透平的最高转换效率,拓宽了正常运行流量系数范围;不稳定气流中,Wells透平的平均输出力矩高于同样进口速度条件下的准稳态分析结果,不稳流中的输出扭矩能够达到准稳态分析结果的1.23~1.26倍。不稳定流对优化翼型输出扭矩的提升效果低于NACA翼型。

后弯管波浪能利用技术及样机设计

分析总结了目前世界上发展的后弯管波浪能利用技术。历史资料表明,水槽规则波模型实验俘获宽度比最大值达到了79.1%,水池规则波实验最高值达到172.8%,而且都呈现较宽的通频带。水池随机波实验俘获宽度比平均值最高为52%。后弯管技术表现出优良的波浪能量转换特性。基于前期的研究基础,经过对模型的改进和水槽规则波实验,研究发现模型从波浪能到气动功率的俘获宽度比最高值达到了99%,远超过历史文献最好值79.1%。样机设计表明,基于后弯管技术发展的波浪能利用装置具有良好的经济性。

自航气动式振荡水柱波浪能发电船技术

介绍中国自主发展的自航气动式振荡水柱波浪能发电船技术。发电船由一个船型浮力舱、一个水平管、一个垂直管、空气透平和发电机组成。在长1.2 m、宽0.51 m的模型进行水槽实验,结果表明在规则波下俘获宽度比最高可达104.07%,在随机波下最高俘获宽度比为82.4%。基于该模型按相似原则设计多种型号的发电船,其中一艘样机装机功率1 kW,主体长5.2 m、宽2.3 m,质量4.5 t,在深圳大亚湾海域进行试验,可实现装置的波浪发电和航行。

求解流线曲率法反命题的一种新型有限差分方法

针对全三元离心叶轮流线曲率法反命题设计,提出了一种求解S2m流面速度梯度方程的新型有限差分解法。该方法将相对速度沿准正交线的方向导数采用前向差分格式,将相对速度沿流线的方向导数分解为两项,一项采用前向差分,另一项采用后向差分格式,其他各参量沿准正交线或流线的方向导数统一采用前向差分格式。这样便解决了简单采用前向差分格式或后向差分格式难以保证求解速度场的矩阵主对角线元素占优问题,使求解格式具有较强的稳定性和收敛性。新型有限差分求解方法应用于Krain叶轮的改型设计,经计算流体动力学(CFD)分析得,改型叶轮效率提高约0.3%,压比提高约0.2,表明利用新型有限差分法求解S2m流面速度梯度方程是可行的。

基于平面叶栅模型CFD数据的Wells透平设计方法

提出基于Wells透平平面叶栅CFD数据的设计方法,使用CFD方法得到不同NACA翼型在不同叶栅稠度下的压力系数曲线、效率曲线,并使用这些CFD数据设计一个新的叶轮。实验结果表明:在稳定流动下,当前用于微型导航,用波浪能发电装置叶轮的最高转换效率约为46.61%,而该文设计叶轮的最高转换效率为50.50%;在规则波流动下,当前使用的叶轮的最高转换效率约为41.14%,而该文设计叶轮的最高转换效率为44.66%;当流量系数大于0.067时,该文设计叶轮的转换效率基本上高出当前使用叶轮转换效率10%;此外,该文设计叶轮的高效区的流量系数范围更大,使得新型Wells透平在随机波下有望实现更高的转换效率。

创业创新背景下流体力学课程的教学改革

针对创业创新人才培养背景,分析流体力学课程在教学过程中存在的问题,探索流体力学课程在教学内容、教学方式以及教学手段方面的改革。尝试将设计型工程实际案例融入课堂,使学生了解如何运用课程知识解决工程问题。采用面向市场的项目式教学方式,在讲述课程知识的同时强调市场的要求。此外,将Matlab和Fluent等科学计算软件和计算流体力学软件等辅助教学手段融入课堂,增强课程在工程实际中的实用性。

振荡水柱波浪能发电装置中负载电路对其性能的影响

基于振荡水柱装置空气透平发电机组的结构,建立振荡水柱装置空气透平发电机组的数学模型。通过试验测试和计算机模拟,研究负载电路对振荡水柱装置发电性能的影响。结果表明,惯性系数越大,输出电流的波动性越小。通过改变转动惯量或电阻可降低输出电流的波动性,从而降低输出电流对蓄电池的冲击;然而增加电阻会降低输出功率。此外,结果表明,加入合适的电感既可改善输出电流的波动性,也可提升输出功率。

直管型中心管波能模型的数值计算和实验研究

中心管波浪能模型利用浮体自身振荡运动吸收波浪能,使管内水柱产生相对运动,通过外加气动阻尼转换俘获的波浪能。运用HydroStar水动力学软件计算了直管型中心管模型在不同波况下的水动力学性能,对比分析了不同外加气动阻尼对模型俘获宽度比的影响,得到了最佳气动阻尼;研究了模型在3种不同总质量下的性能,得到了最佳响应波周期与模型总质量的关系。在波浪水槽中测试了中心管模型的俘获宽度比,实验结果进一步验证了数值计算结果的准确性。

液压原理图数据可视化在液压教学实验中的应用

针对《液压传动与控制》课程在教学工作中的不足,本文自主研发了一套液压油路图数据可视化平台,该平台能够建立液压符号与实体之间的数字化映射,根据实验原理,实现了让液压油路图中元件按照逻辑顺序“动起来”的直观效果,激发了学生的学习兴趣,让学生更加透彻地理解液压实验台的测试的步骤和原理。

波浪能发电用离心式透平的设计及其发电特性

基于后弯管装置在规则波下的试验数据,利用流线曲率法设计制造离心式透平,将其置于后弯管装置气室喷嘴口.通过试验测试,得出装备离心式透平的振荡水柱波浪能发电装置在规则波下不同负载时的工作性能.当负载为电池时,后弯管装置在入射波周期为1.4 s时工作性能最优,在入射波功率只有7.95 W的试验条件下,输出电功率为0.7168 W,整体能量转换效率为9.02%;当负载为电阻时,后弯管装置在入射波周期为1.5 s时达到最优工作状态,在入射波功率只有7.98 W的试验条件下,输出电功率为0.8653 W,整体能量转换效率为10.85%.在两种不同负载的工况下,虽然试验数据不同,但相关曲线的运动规律相似,且都在后弯管装置俘获宽度比最佳时的波周期附近达到最佳工作状态.

一种求解非良态高阶ODE初值问题的类解析法

求解高阶常微分方程的关键点和难点是求出解析解,且在构造数值计算收敛格式时比较繁琐,尤其在各阶导数的系数数量级相差较大,即非良态时,用现有的方法求解周期长、收敛较慢.结合数学工具傅里叶级数、拉氏变换和Matlab构造出一种求解三阶常系数非齐次线性微分方程的类解析法;通过仿真示例证明该方法构造简单、适用性强,可以通过编程使计算工作程序化和简单化,大大提高了计算效率,能够有效求解高阶常微分方程.

微斜面式重型静压轴承润滑油膜高速特性

针对重型装备制造业中大尺寸静压轴承高速运行易引起润滑失效问题,进行了变黏度条件下静压轴承高速运行时的楔形油膜润滑性能研究。该研究依据轴承润滑理论,推导出微斜面矩形腔流量方程、静压承载力方程以及不同转速和倾角影响的微斜面动压承载力方程,利用CFD原理和FLUENT软件仿真分析轴承在较高转速100、120、140、160、180、200 r/min下油膜润滑性能,揭示出较高转速工况对油腔压力、流体流速、涡度及流量的影响规律。最后,针对一定楔形高度、较高转速下的油腔压力进行了实验测量,对理论分析和仿真模拟加以验证。研究发现:平面油垫高转速下静压失效现象极其明显,本文微斜面式静压油垫在定载荷下能很好地补偿因轴承高速运行带来的静压损失,其轴承的动压补偿值域为16%~30%,且较高转速下轴承运行实验测量与数值模拟计算结果在规律上有较好的一致性。