风电叶片涡流发生器的作用与参数设计

为抑制叶片表面流动分离,提升叶片气动性能,提出在叶片表面安装涡流发生器的设计方案。以DU97-W-300叶片段设置涡流发生器为研究对象,采用正交实验设计方法,探究该叶片段涡流发生器高度、长度、安装角、弦向安装位置、间距、节距对叶片气动性能的影响,从而确定涡流发生器参数设计基本规律。研究结果表明:影响叶片气动性能大小的涡流发生器参数依次为涡流发生器间距、节距、长度、高度、弦向安装位置、安装角;最优涡流发生器参数组合规律为高度0.75ξ(ξ为叶片边界层厚度)、长度1.60ξ、安装角20.0°、弦向安装位置10%叶片弦长、间距1.60ξ、节距0.80ξ,可以使该叶片最大升力系数增大40%,最大失速攻角增大9.5°。

风电NACA63418翼型参数化建模及优化

风力发电机的风轮气动效率与优良翼型的气动性能密切相关。以风力机传统翼型为研究对象,结合翼型参数化建模及自适应遗传算法,寻优搜索得到高性能优化翼型。比较了CST法和改进的Hicks-Henne型函数法对于NACA63418传统翼型的拟合精度,进而选用Hicks-Henne型函数法对NACA63418翼型进行参数化建模。通过自适应遗传算法和XFOIL软件耦合实现翼型气动特性的自动计算,提高翼形的设计效率,为翼型的理论设计拓宽了思路。

计算域尺寸对风力机翼型数值模拟的影响

计算域尺寸的选取对风力机翼型数值模拟至关重要,文章通过建立13种不同尺寸的计算域模型,采用雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型,在雷诺数为3×10^(6)的条件下,分析不同计算域尺寸对NACA63-418翼型升力系数、阻力系数、压强系数和流场分布规律的影响。计算结果与实验结果的对比表明,风力机翼型数值模拟的计算域最小尺寸推荐为距离翼型前缘14倍弦长,距离翼型后缘27倍弦长,距离两侧边界15倍弦长。

岩石在盘形滚刀作用下的性能研究

考虑岩石的各向异性,深入研究了岩石在盘形滚刀作用下的形变和剥落特点,建立了岩石在盘形滚刀作用下的力学模型,给出了岩石在盘形滚刀作用下形变的几何方程、物理方程和平衡方程。并通过对岩石在盘形滚刀垂直载荷和平面滚压载荷作用下的试验观察,提出在盘形滚刀垂直力的计算中以盘形滚刀侵入岩石而在岩石表面形成面积(双曲线围成)上的平均应力代替岩石的杨氏模量;在滚动力的计算中以岩石的抗拉强度代替剪切弹性模量,以抗剪强度代替λ常数;盘形滚刀破岩侧向力计算中的岩石性能参数则取用杨氏模量。将此方案用于所建立的的力学模型,求得了盘形滚刀破岩的垂直力、滚动力和侧向力;计算结果均比已有压痕试验求得的垂直力、线性滚压岩石试验求得的垂直力和滚动力更精确。计算还获得了盘形滚刀破岩的侧向力,其结果也通过了试验验证。

基于小波变换的风电机组传动系统故障诊断与分析

随着人类对能源的大量需求,电力行业飞速发展,风力发电以其投资成本低,机组结构简单,绿色环保,已经逐渐成为清洁能源的发展趋势,而风电场建成后的运行维护成本直接决定着风电场的效益,因此,对风电机组的典型故障进行分析,建好机组健康管理档案就显得非常重要.在对风电机组传动系统的组成和各部分的功能及风电机组的主要传动部件的故障机理及故障类型分析的基础上,以某风电场实际发生的弹性支承螺栓断裂及联轴器损坏故障为研究对象,应用小波变换进行故障的诊断和定位,分析故障产生的成因、发展过程及趋势.以新西兰况得实公司的风电机组振动检测仪器及自带分析软件对小波变换分析结果进行了验证,结果与实际状况非常吻合.据此提出了今后避免此类故障发生的预防措施和改进方法,以期为今后风电场的运营维护提供可靠的技术支持.

盘形滚刀破岩效能理论分析

盘形滚刀破岩的一维模型是研究盘形滚刀破岩的基础.已有理论研究成果给出了盘形滚刀推力预测公式,已有压痕试验成果不仅给出了盘形滚刀推力预测公式还证明了存在破岩比能最小的刀间距.这些研究成果都是在正安装盘形滚刀条件下做出的.通过对比外倾安装和正安装盘形滚刀与岩石相互作用的力学模型,应用塑性理论证明了外倾安装盘形滚刀比正安装盘形滚刀的破岩比能低.以某实际TBM工程为例,发现,就单把盘形滚刀而言,外倾安装的盘形滚刀比正安装盘形滚刀破岩比能最高可降低11%以上,最低也可降低2.3%;还发现盘形滚刀轨迹圆半径越小,采用外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量越大;盘形滚刀半径越大,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大;盘形滚刀切深越小,外倾安装盘形滚刀的破岩比能减小相对量也越大.此结论将为盘形滚刀的设计和应用提供有价值的参考.

前倾安装盘形滚刀作用效果的理论分析

盘形滚刀是全断面隧道掘进机的破岩刀具,因其对全断面隧道掘进机施工工程工期和工程造价有较大影响,一直以来就是领域学者研究的热点和难题.通过对全断面隧道掘进机刀盘上传统安装的盘形滚刀的破岩受力分析,发现其破岩刃域存在严重侧滑和破岩刃侧向力(包括摩擦力)不平衡,而盘形滚刀的前倾安装可有效减缓甚至消除这一力学现象.因此,提出了盘形滚刀前倾安装的概念,分析了前倾安装的盘形滚刀破岩工作中摩擦力的分布特点,研究了盘形滚刀破岩刃域不平衡侧向力自相平衡的盘形滚刀前倾安装角及侵深变化对自相平衡的影响,从而为提高盘形滚刀作业寿命、降低盘形滚刀更换次数、提高全断面隧道掘进机作业效率提供了理论依据.

全断面岩石掘进机盘形滚刀刃破岩点弧长的解析解及应用研究

我国秦岭隧道出口TBM施工工程实践表明,TBM刀具的检查、更换和刀盘维修时间约占施工时间的1/3,TBM刀具费用约占工程建设费用的1/3,其中刀刃磨损数量约占刀具消耗量的80%,因此,进行全断面岩石掘进机平面刀盘上刀具磨损研究具有非常重要的意义.文中在分析TBM刀具位移的基础上,给出了其刀盘上盘形滚刀破岩点弧长的解析表达式、弧长磨损系数的概念及计算方法,并用弧长磨损系数预测了秦岭隧道出口TBM掘进5621m的刀具磨损量并与实际磨损量进行了对比分析.从而为盘形滚刀在刀盘上的布置规律、盘形滚刀的理论研究、设计制造和正确使用,减小盘形滚刀磨损量,提高盘形滚刀寿命,提出了有价值的参考.

盘形滚刀破岩模型及其侧向力的计算

滚动破岩刀具是在刀盘的推压力作用下滚动破碎岩石的刀具,广泛用于全断面岩石掘进机上.本文通过对盘形滚刀破岩工作运动特点、刀具磨损特性和破碎出的岩碴的分析,认为盘形滚刀的破岩存在着一定的剪切作用,它缘于盘形滚刀的侧向不平衡力.为了定量描述盘形滚刀侧向不平衡力的大小,建立了滚动破岩刀具运动的力学模型,给出了其计算公式,并进行了相应的试验验证.

楔形刃压头作用下岩石力学性能研究

楔形刃压头与岩石作用规律的研究是全断面岩石掘进机研制的基础理论.通过对楔形刃压头贯入岩石产生的现象及其与岩石相互作用规律的研究,发现在楔形刃作用下,岩石破坏的宏观表现是"跃进破碎."岩石在跃进破碎前经历弹性变形和塑性变形,弹性变形较小,塑性变形在跃进破碎前及两相邻跃进破碎间是岩石变形的主要形式,并且作用在楔形刃上的力与楔形刃贯入岩石的深度保持着线性关系,因此,将楔形刃作用下岩石塑性变形的物理方程表示为广义胡克定律形式;提出了楔形刃作用下,岩石变形几何方程建立的单点双角度变量理论;通过楔形刃与岩石相互作用平衡方程的建立,研究了楔形刃压头作用下广义胡克定律中杨氏模量的取值.从而提出了此领域研究的新方法和新理论.

破岩机械垂直破岩力的设定理论研究

通过盘形滚刀侵入岩石的压痕试验得出岩石的跃进破碎参数。基于这些破碎参数建立破岩机械器具的垂直推力的预测公式及破岩机械工作点的设定理论 ,提高了刀具垂直破岩力预测的精确性 ,同时为减轻破岩机械的振动、噪音、粉尘的产生及破岩刀具的磨损提供了理论基础。

水工闸门作用水头概率特性规律研究

结合水工闸门工作特点 ,通过对全国 81座大型水库门前年峰水位的统计分析 ,阐明了门前峰水位 (年水头峰值 )基本服从于正态分布 ,对数正态分布和极值Ⅰ型分布 ,且其概率分布特征不同于坝前峰水位的分布特征 ;并在此基础上 ,进一步给出设计基准期内门前峰水位的概率分布函数和特征参数 .

掘进机盘形滚刀压痕试验的统计分析

通过对三种岩石，２１６次压痕试验成果的研究，探讨了实验室压痕试验的加载方式；给出了全断面岩石掘进机盘形滚刀压痕试验的统计结果，并与已有的研究成果进行了比较，证明用统计方法预测盘形滚刀的推压力较为合理。

TBM刀盘上盘形滚刀健康管理理论及应用研究

大型复杂机电系统的健康管理越来越受到政府相关部门和企业的重视.通过对TBM盘形滚刀基本结构及其作业特点的分析,在总结盘形滚刀破岩力研究成果的基础上,建立了盘形滚刀寿命预测公式;根据数十把甚至上百把盘形滚刀在刀盘上的布置特点,提出了盘形滚刀更换的优化数学模型,通过软件开发,给出了盘形滚刀更换的优化数学模型的解,初步建立了对TBM刀盘上盘形滚刀进行健康管理的理论框架.从而为延长盘形滚刀寿命、减轻操作人员劳动强度、提高TBM利用率及最终缩短TBM施工工程工期和降低其造价提出了新思路.

风力发电聚能型风轮理论及应用研究

高效利用风能是风力发电研究的关键课题.以贝兹(Betze)假设为基础,通过在迎风圆面设置导流环,研究了通过此导流环的风速和风能的变化规律,给出了风能提高系数和风速提高系数概念.以半径为35m的迎风圆面为例,研究了导流环半径分别为此迎风圆半径的1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9及导流环宽度分别为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45m时的通过此迎风圆面的风能和风速变化规律.研究发现:风能提高系数和风速提高系数随导流环宽度的增加基本呈线性增加;风能提高系数随导流环半径的增加而增加,而风速提高系数则随导流环半径的增加而减小.这些结论不仅可为高效利用风能提供借鉴,也可为高效风力发电风轮的研制提供理论基础.

搭接网络计划工作总时差计算方法

工作总时差是工作最主要的基本时间参数之一,其大小是网络图中关键工作和关键线路的判别依据.工作总时差的计算方法有两种,定义式和应用工作间的时间间隔由网络图终点节点向起点节点计算的递推关系式.通过采用总时差的定义式和递推关系式对工作总时差计算,得出:当网络图上工作数量的两倍与工作间的逻辑关系的数量相等时,采用两公式求解各工作总时差计算工作量相等;当网络图上工作数量的两倍小于工作间的逻辑关系数量时,采用定义式求解各工作总时差时,则计算工作量较少,否则,计算工作量为大.此理论可用于项目管理软件开发,也可为从事网络计划的技术人员和管理人员提供参考以提高计算功效和计算结果的准确性.

全断面岩石掘进机平面刀盘上盘形滚刀磨损研究

我国秦岭隧道出口TBM施工工程实践表明,TBM刀具的检查、更换和刀盘维修时间约占施工时间的三分之一,其刀具费用约占工程建设费用的三分之一,其中刀刃磨损数量约占刀具消耗量的80%,因此,进行全断面岩石掘进机平面刀盘上刀具磨损研究具有非常重要的意义。文章在分析TBM刀具位移的基础上,提出了刀具的侧滑磨损系数、侵深磨损系数和滚动磨损系数及其计算方法,探讨了三方向位移对刀具磨损的影响,建立了TBM刀盘上正刀和过渡滚刀破岩刃上破岩点弧长的计算公式,并将破岩刃破岩点弧长与刀具磨损量进行了对比分析。

全断面岩石掘进机施工前的地质勘测及风险分析

全断面岩石掘进机施工对地质地层状况非常敏感.对施工洞线穿过的地质地层进行科学勘测在很大程度上是选用全断面岩石掘进机施工成败的可靠保证.通过对全断面岩石掘进机作业特点的详细分析,提出了施工地质勘测点应选在支撑油缸换步支撑点处;根据不良地质地层(文中以断层破碎带为例)出现的概率,以勘测出的不良地质地层的出现与否为随机变量构造随机变量函数ξ=(ηn-np)/np(1-p),当勘测点数量足够大时,此随机变量函数近似服从标准正态分布.据此估计出了在一定不良地质地层出现概率的条件下,为尽可能(概率值)多地勘测出不良地质地层,至少应钻探的勘测孔数量.通过某实际工程段的应用,证明此理论具有一定准确性.

座头鲸胸鳍前缘仿生叶片空气动力学特性研究

仿生学是人类借鉴生物进化成果推进技术进步理论创新的一个重要源泉^([1-3])。座头鲸胸鳍独特的凸凹前缘可以改变胸鳍上流体的流动状态,进而展现优秀的力学特性。因此,座头鲸胸鳍仿生在流动控制及叶片增效方面有着极大的研究价值。该文通过图像处理方式获得座头鲸胸鳍外形,建立以NACA 63_4-021翼型为截面的叶片;通过研究叶片空气动力学性能及叶片涡量分布分析凸凹前缘对叶片的影响。由于凸凹前缘产生的脱体涡,仿生叶片升力系数和升阻比优于对比模型。

全断面岩石掘进机刀盘轴承受力分析

全断面岩石掘进机刀盘轴承是全断面岩石掘进机的关键核心部件之一,其受力分析是全断面岩石掘进机刀盘轴承研制的理论基础.通过对全断面岩石掘进机刀盘轴承的典型结构与布置的分析,建立了全断面岩石掘进机刀盘轴承的受力模型;以给出的推力传递系数为基础,分析了刀盘刀具破岩力、刀盘推力和刀盘组件重力(包括轴承内圈)等对刀盘轴承的作用.结合某隧洞工程地质特点,将此理论应用于其全断面岩石掘进机刀盘轴承的失效研究,所得结论与实际情况基本吻合,从而验证了所建刀盘轴承受力模型的正确性.