考虑转捩的风力机涡流发生器数值模拟

涡流发生器能够有效抑制风力机气流分离、延迟失速,转捩对其性能具有重要的影响。采用考虑了转捩效应的Gamma-Theta转捩模型,对安装有涡流发生器的DU91-W2-250叶片微段进行三维非定常计算,研究转捩对风力机涡流发生器气动性能的影响,和涡流发生器的转捩规律。结果表明:全湍流模型模拟的升力值偏低、阻力值偏高,升力系数最大误差达23.1%,升阻比最大误差达51.8%,Gamma-Theta转捩模型则能够更准确地模拟涡流发生器的气动性能,升力系数最大误差仅有7.9%;涡流发生器使叶片表面具有明显的三维转捩现象,其内部转捩效应更加明显,抑制气流分离效应更加有效;转捩使叶片分离区域变小,叶片失速延迟更加明显,分离得到有效控制。

转捩对风力机涡流发生器气动性能影响的数值模拟研究

转捩效应对叶片气动特性产生重要影响。考虑了转捩效应,采用SST全湍流模型和Gamma-Theta转捩模型对安装有涡流发生器的DU91-W2-250叶片微段进行了三维计算,并与文献试验数据对比,研究了转捩对风力机涡流发生器气动性能的影响规律。结果表明：在攻角0°~22°范围内,转捩模型计算的升力系数与试验值吻合更加良好,最大误差仅为7.9%;全湍流模型在攻角大于18°,升力系数最大误差达23.1%。转捩模型计算的升阻比曲线与试验值基本吻合,全湍流模型最大误差达51.8%。全湍流模型计算的叶片分离区尺寸明显大于转捩模型的,转捩效应使叶片分离区域变小,起到延迟失速的作用。在5°小攻角下,转捩发生在涡流发生器下游;在14°攻角下,转捩发生在涡流发生器上游,转捩模型能准确捕捉到叶片前缘的分离泡。

基于扰流技术的直叶片升力型垂直轴风轮的性能改善

提出采用扰流方法,来解决因局部方位角的叶片攻角极小而导致整体H型风轮性能较低的问题。基于双盘面多流管模型,分析了尖速比分别为5和6时,扰流对叶片攻角、切向力系数和转矩的影响规律。计算表明:扰流作用下,在0o≤θ≤15o和345o<θ≤360o引流范围内,攻角增幅随着方位角的增加而增加;在175o≤θ≤185o范围内,随方位角的增加而减小;相同引流域内,随着尖速比的增大而减小。扰流对0o方位角性能改善效果比180o方位角明显,切向力系数和转矩的增幅在0o≤θ≤15o扰流范围内较大,345o<θ≤360o次之,175o≤θ≤185o范围内增幅最小。研究了扰流角对风轮性能的影响规律,研究表明适当增大0o和180o处的扰流角可以提高风轮性能,扰流角增加相同幅度,上盘面的转矩的提高幅度更大。

基于双盘面多流管模型的升力型风轮气动性能改善分析

在单个叶片旋转一周内存在两个方位角(0°~180°),其当地攻角为零,当地力矩为负值,当地功率输出为负值,降低了风轮整体性能。提出采用扰流来改善两个方位角叶片周围流场,进而提高风轮整体气动性能的新方法。以美国Sandia国家实验室旋转直径2 m的Φ型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析扰流对风轮上盘面和下盘面的气动攻角和力矩以及整体气动性能的影响规律。计算结果证明:在扰流的影响下,0°方位角的气动攻角从0°提高到5°,叶素力矩从0.2 Nm提高到1.1 Nm,风轮的风能利用系数提高8%;在180°方位角增设扰流后,其气动特性提高幅度较0°方位角低,叶素力矩最大增幅为0.4 Nm,风轮的风能利用系数提高3%。经验证双盘面多流管模型计算结果与Sandia试验结果吻合良好,证明计算结果具有可参考性。

基于多流管算法Φ型风轮性能改善研究

Φ型风轮的叶片旋转一周,力矩随方位角呈波浪形波动,两个方位角区域的力矩极小,表现为制动力矩,严重影响风轮的整体性能。提出采用干扰气流来改善极低力矩区域叶片周围流场,进而提高Φ型立轴风轮气动性能的新方法。基于多流管模型分析两叶片和三叶片两种风轮,在干扰气流影响下赤道半径R、0.75R和0.55R高度叶片叶素的气动攻角,风能利用系数的分布规律。研究结果证明干扰气流较高地提高了极小力矩区域叶片不同高度叶素的气动攻角,产生了新的攻角极大值;在最佳尖速比下风能利用系数最大提高了10%左右。证明了干扰气流对风轮气动性能改善的有效性,为立轴风轮的优化设计和应用提供一种新思路。多流管模型计算结果与文献试验数据比较,两者吻合良好,证明计算结果具有一定的精度。

围堰施工技术在水利施工中的应用

国内的水利事业在迅速发展,其中各地的工程数量以及规模在迅速提升,水利施工的技术也在迅速更新换代。围堰技术是现阶段水利施工中非常重要的技术,实现对水利施工中诸多环节的合理控制以及管理,促进施工效率的整体提升,在围堰技术的实际应用中,要注重各类技术的细节以及施工要点。

电势梯度对电渗法处理效果影响探析

为研究电势梯度与电渗处理效果的关系,对不同电势梯度下土壤的一维电渗模型进行试验,比较10V、15V.30V下的电渗排水效果。结果显示:在一定电势梯度范围内,电势排水速率随电势梯度增加而增加,随时间增长而降低;电势梯度越大,排水速率下降越快,但电势梯度越大,则能耗越大。这是由于较高的电势梯度使电极腐蚀加速,导致界面电阻显著增大。这些成果可为采用电渗法进行地基处理的工程应用提供参考。