基于温差发电—有机朗肯循环联合循环的铝电解槽余热综合利用系统

本文提出了一种基于温差发电-有机朗肯循环(TEG-ORC)联合循环的余热综合利用系统。为充分利用含有多种热源的铝电解余热资源,该系统根据其热源的不同该系统由烟气余热ORC子系统和侧壁余热ORC联合TEG子系统组成,通过模拟计算发现有机工质的选择、蒸发温度、TEG热端温度计塞贝克系数等对余热回收综合系统的性能有着较大影响,因此本文通过对比六种不同有机工质的性能及系统参数进行优化,经过优化,该铝电解槽余热综合利用系统可实现最大输出功率182.35kW,系统循环效率达19.2%。

并联U型通道冷板冷却动力电池的换热特性

温度对锂离子动力电池性能有显著影响。本文提出的并联U型通道冷板,具有换热均匀性良好的特点,在动力电池等发热设备冷却方面具有优势。通过数值方法模拟了并联U型通道冷板的换热效果,结果表明,在不同流速下,并联U型通道冷板的温度标准差都小于1,证明其温度分布相当均匀;在较高和较宽的热流密度条件下,并联U型通道冷板保持了较好的换热特性一致性及换热均匀性。

热电材料ZT值的测量研究

热电材料能直接将热能和电能相互转化,与传统的热机相比,热电材料具有无运动部件、无噪音、体积小等优点,因此在余热回收等领域具有利用潜力,然而受限于热电材料的现阶段的性能,大部分研究并未得到实际的应用,为提高热电材料的性能,精确测量材料的性能参数ZT值具有重要意义。本研究推导出了一种简单的ZT值的测量方法,将ZT值的测量转化为热流的测量,即仅需要测量最大和最小两种情况下热电材料冷端表面的热流,便可计算出出ZT值。本文搭建了测试平台,并利用此方法对某热电模块的ZT值进行了测量。

文丘里式气泡发生器内气泡输运过程研究

利用可视化方法研究文丘里式气泡发生器内气泡的输运和破碎过程。实验以水和空气为工质,水流量范围为15～20m3/h,气流量范围为0.6～0.7L/min,空泡份额在0.2%～0.3%之间。结果表明：不同于常规通道,气泡在从文丘里管喉部流出后具有一个明显的减速过程,使得气液相对速度随之增加,该减速过程对气泡变形和破碎存在极大影响;水流量对气泡的破碎位置无明显影响,气泡破碎位置通常发生在渐扩段距喉部8～10mm左右的范围,处于壁面涡流区与主流的交界附近。

宽尾墩位置、始扩点佛汝德数与堰上水头关系

研究了宽尾墩位置、始扩点水流佛汝德数与堰上水头之间的关系,导出了与水头损失、闸门宽度有关的计算公式。搜集了国内多个电站的宽尾墩体型参数及相关水力参数进行计算,结果表明,始扩点水流佛汝德数分布在1.7-2.3之间,平均值为2.042。结合实际工程,讨论了移动宽尾墩位置对水力特性的影响,计算结果与数值模拟结果的比较表明,两者符合较好。

屏蔽泵热备用起动卡涩故障原因分析

对某屏蔽泵低速起动故障产生的原因进行了拆检分析。结果表明,导轴承间隙的设计、制造装配过程的偏差累计以及轴瓦的装配预紧量导致了下导轴承间隙过小从而引起了起动故障。根据原因分析提出了解决办法,并通过试验验证,证明解决措施是有效可行的,能够满足运行要求。

X型宽尾墩阶梯掺气空腔影响因素分析

X型宽尾墩+阶梯联合消能工已被应用于实际工程。当第一级阶梯高于其它阶梯时,水舌底部与阶梯之间存在气腔,从而水流底部实现掺气,在单宽流量超过30 m3/(s.m)时阶梯可避免空蚀危害。研究了气腔尺度与堰上水头、堰顶至宽尾墩出口高程差、挑坎高度、堰面末端坡度、阶梯坡度之间的关系,并导出气腔长度的计算公式,计算结果与模拟及试验数据比较吻合。研究结果表明,除了水力要素外,阶梯坡度、堰面末端坡度与挑坎高度是气腔形成的关键原因,也是影响气腔大小的主要因素。

X型和Y型宽尾墩水力特性对比研究

为了探求X型宽尾墩与常规Y型宽尾墩水力特性的差别,采用RNGk-ε双方程紊流模型对两种型式的宽尾墩的三维流场特性进行数值计算,模拟结果与试验数据吻合良好,说明模型选用及网格划分合理。比较分析两种墩型水流流动特征、宽尾墩体和下游溢流坝面的压力分布以及闸室出口流速分布发现X型宽尾墩不但具有常规Y型宽尾墩分散水流、增加掺气量和提高消能效率等优点,而且在小流量时可增大泄流能力,特别是在与台阶式坝面联合运行时,还可改善坝面压力分布;其缺点是X型宽尾墩出口处局部出现负压,设计时应给予注意。

宽尾墩后接阶梯溢流坝面水工设施的研究

将宽尾墩安置在阶梯溢流坝上游形成一种新的水工设施,它兼有宽尾墩和阶梯溢流坝面的特点,比纯阶梯坝单宽流量可增大数倍。由于在阶梯面与挑射水流之间形成气体空腔,可实现充分掺气。本文对其进行了数值模拟,采用了双孔方案。虽然网格数增加了一倍,但比单孔而言流场更加完整。通过数值模拟得到的墩后水翅、阶梯面挑射水舌和掺气腔体等,与实验观测到的现象吻合。介绍了复杂水工建筑物的网格生成方法。本文的研究成果可以为设计提供参考依据。

基于动态仿真和数值模拟的向家坝地下洞室群施工通风方案优化

通风散烟贯穿于地下洞室群开挖施工全过程。金沙江向家坝右岸地下厂房系统结构复杂、规模庞大、通风散烟难度大,为避免采用传统的通风设计方法造成资源浪费、通风效果差等问题,提出了融入系统仿真和数值模拟的通风方案优化模式。该模式不仅能在考虑风量需求的时变性和动态性的基础上合理布置通风系统,还能模拟不同通风方式下的通风流场形态,便于掌控实际通风效果。研究表明该方法能定量分析自然通风效果、风机不同位置的影响等关键问题,为通风方案的优化设计提供理论依据和技术支持。

向家坝地下洞室群施工通风效果三维数值模拟

金沙江向家坝水电站右岸地下厂房洞室群结构复杂、规模庞大、施工通风散烟难度大。为优化施工期的通风方案,改善实际通风效果,运用基于流体力学理论的三维数值模拟,对其不同通风方式下的通风流场形态进行了深入研究,定量分析了混合式通风布置、串联风机布置和风机安放位置的选择以及通风竖井等因素对改善其施工通风效果的作用,提出了洞内串联风机安放位置直接影响通风效果、负压通风机应距新鲜风源点较近等建议。

低流速孔板流量系数的分析

孔板用于压力管道中测量流量,相对于消能作用其特点是过流量小、流速低,而资料介绍的孔板流量系数都由模型实验得出。格鲁吉亚卡杜里电站采用跨流域引水方式,其引水道模型实验中采用此测流方法经济实用。本文采用标准k-ε湍流模型对孔板流场进行数值模拟,得到流速分布和流量系数,通过模型实验对低流速孔板的流量系数进行了验证,两者结果完全一致。在上述电站引水道模型试验中采用孔板测流的流量系数,试验结果完全满足精度要求。

长大隧洞施工通风三维数值模拟及优化设计

通风散烟是水利水电工程长大隧洞施工中的重要环节。传统的施工通风设计没有考虑污染物的排放过程等,负压风机的设计多依赖经验,常出现施工通风效果不佳的问题。采用计算流体力学软件FLUENT进行长大隧道通风散烟三维数值模拟,研究不同负压风机风量对独头掘进的长大隧洞施工有害气体排放特性的影响,提出了隧洞负压风机实际工作流量与正压风机实际工作流量比值为1.1~1.3时,对隧洞内有害气体排出最有利。同时,结合隧洞掘进过程中风机实际工作状态,从保证隧洞在掘进到不同长度时都有较好通风条件的角度,提出了以掘进长度1 km时负压与正压风机实际工作流量比为1.1为控制的长大隧洞负压风机风量设计方法。

大型地下洞室群施工通风的三维数值模拟

大型地下洞室群的施工通风问题是保证安全、加快施工进度的关键。传统的施工通风设计无法掌控真实通风效果,导致资源浪费。基于流体力学理论的地下洞室群施工通风三维数值模拟,能定量分析大型洞室、关键节点或通风洞(井)等的通风效果,为通风方案的设计和优化提供依据。

负压条件管式太阳能蒸馏空腔的传热传质特性

针对目前管式太阳能蒸馏装置在常压运行时产水率较低的问题,提出了一种可在真空负压条件下连续补水运行的管式蒸馏方法,并在定温及定功率加热条件下,测试了实验样机负压运行时的温度及产水率变化,证明了所提出的负压条件下运行的管式蒸馏方法优于常压运行的一般蒸馏方法。在PT=40 k Pa、Qh=200 W定功率加热实验中,空腔传热温差比常压运行时降低约40%;装置全天累计产水量为1.9 kg,比常压运行时产水量增加22.5%。基于稳态实验数据得到了负压修正的空腔传质计算关系式,在此基础上构建了管式蒸馏装置在负压条件运行时的产水率预测模型,其对实验样机全天累计产水预测误差和最大产水率误差分别为2.1%和4%。

测流孔板数值模拟及流量系数的分析

孔板用于压力管道中测量流量,其特点是过流量小、流速低,而资料介绍的孔板流量系数都由模型实验得出.格鲁吉亚卡杜里电站采用跨流域引水方式,其引水道模型实验中采用此测流方法经济实用.本文采用标准k?ε湍流模型对孔板流场进行数值模拟,得到流速分布和流量系数,通过模型实验对低流速孔板的流量系数进行了验证,两者结果完全一致.在上述电站引水道模型试验中采用孔板测流的流量系数,试验结果完全满足精度要求.

水质大涡模拟数学模型研究

建立了基于弱可压缩流基础上的水质大涡模拟数学模型及污染物质扩散系数与平均运动的关系。数值计算采用有限体积法和预测校正法,固壁边界条件采用"部分滑移条件"。并应用该模型对重庆嘉陵江、长江两江交汇段的流场,污染物质浓度分布进行了计算,计算结果与实测值比较吻合。研究表明,横向扩散与流动状态有关,当支流流量相对较小时,横向扩散较弱,形成岸边污染带,当支流流量相对较大时,横向扩散较强,污染带向江心移动。

火电厂补给水系统气垫式调压室的数值模拟

火电厂补给水系统具有管道布置受地形影响起伏波折和管道长的特点,在断电停泵时管道上凸点容易产生负压。气垫式调压室是工程中消除管道负压的重要措施之一,文中研究了以气垫式调压室及水泵为边界的管道水力过渡过程,建立了数学模型,并对实际工程的补给水系统进行了计算,结果表明设置气垫式调压室后管道由于断电停泵而产生的负压完全消除,说明气垫式调压室解决火电厂补给水系统管道的负压问题效果显著。气垫式调压室在火电厂补给水系统中已得到成功应用。

科研平台在实验教学中的应用实例

如何利用科学研究过程建立的试验平台,支持本科阶段的实验教学,日益受到许多高校的关注。该文介绍了四川大学水利水电学院能动系利用自身科研的优势,将热工综合科学试验平台应用于实验教学,使本科阶段的学生在普通的实验教学活动中就能直接接触和感受所学课程与科学研究之间的关系,收到了良好的综合效果,是科研促进教学的一个成功范例。

长平水泵吸水管泥沙淤积反冲试验研究

水泵长平吸水管内淤积泥沙、反向起动冲沙试验 ,研究了反冲管安装在吸水管不同位置时反冲泥沙的流态及冲沙效果 ,并加以数值模型模拟计算 ,得出应用中的最佳效果的位置。研究成果基本解决了此类工程的安全生产问题。