Double Multiple Streamtube Model and Numerical Analysis of Vertical Axis Wind Turbine

The present paper contributes to the modeling of unsteady flow analysis of vertical axis wind turbine (VAWT). Double multiple streamtube (DSMT) model was applied for the performance prediction of straight bladed fixed pitch VAWT using NACA0018 airfoil at low wind speed. A moving mesh technique was used to investigate two-dimensional unsteady flow around the same VAWT model with NACA0018 airfoil modified to be flexible at 150 from the main blade axis of the turbine at the trailing edge located about 70 % of the blade chord length using fluent solving Reynolds average Navier-strokes equation. The results obtained from DMST model and the simulation results were then compared. The result shows that the CFD simulation with airfoil modified has shown better performance at low tip speed ratios for the modeled turbine.

异步风电机组轴系模型稳定性及参数稳定域分析

风力发电是近年来我国电力系统发展的热门领域,风电系统的稳定性的研究成为重要的课题。异步风电机组轴系模型由风力机、轴系、异步发电机等部件组成,准确分析和研究模型运行的稳定性显得尤为重要。在已有的异步风电机组五质量块轴系模型的基础上,将模型进行约化,并考虑到模型中某些运行参数在实际系统中可能是在一定范围内变化的不确定值,利用动力系统稳定性的相关理论,借助Gersgorin圆盘定理等工具,讨论当模型处于稳态时,找出不改变模型稳定性的参数稳定域的一种方法,该方法为研究含异步风电机组的电力系统的失稳问题提供了参考。最后通过算例验证了结论的有效性。

兆瓦级风电机组锁紧联接的设计研究

针对兆瓦级风电机组的锁紧装置，以风电锁紧盘为研究对象，以机械产品的工作可靠性和经济性为目标，克服传统设计方法的不足，提出一种改进的设计方法，同时对摩擦系数、配合间隙和环境温度等参数进行分析．结果表明：改进方法的计算结果比传统计算结果更精确，与FEM 模拟结果接近；过盈配合面的摩擦系数对接触面压强影响非常大，推荐圆锥面的摩擦系数范围为0.085-0.091；设计过程中应以当量弹性模量计算过盈量；不同配合间隙对接触面压强的损耗较大，最大能达到50MPa；接触面压强随环境温度升高而减小．

工业大数据驱动的故障预测与健康管理

新一代人工智能技术的发展与应用装备积累了大量数据,推动着故障预测与健康管理(PHM)进入了工业大数据时代。结合装备的功能作用、结构组成和工作特点,分析装备大数据,进行价值挖掘、信息提取进而实现装备的状态监测、异常预警、故障诊断、寿命预测、智能维护等工作十分迫切。在回顾并剖析当前PHM技术内涵、发展现状与应用的同时讨论了装备工业大数据的特点、分析方法及其工作中的难点和疑点。以风力发电机组和机械硬盘两类典型复杂装备为例,从工业大数据角度对其PHM技术进行探讨,总结当前研究工作的热点与不足,思考未来研究方向,以期为相关领域的研究人员提供一定参考。

基于改进致动盘和拓展k-ε湍流模型的风力机尾流数值研究

提出了适用于风力发电机组尾流的数值计算方法:将风轮简化成致动盘,附加动量源项;引入改进湍流方程源项,改善标准k-ε湍流模型造成的尾流恢复过快的问题;应用分布函数改进动量源项和湍流源项系数C4ε沿风轮径向的分布规律。以Nibe-B和Dawin 180/23这2种风力发电机尾流为例,使用不同的尾流模型计算出风力机在多种入流风速下的尾流场。结果表明,与其他尾流模型相比,改进后的模型相对于实验结果具有更高的预测精度,能够更好地模拟风力发电机尾流。

多层过盈联接的可靠性稳健设计研究

基于厚壁圆筒理论,通过分析多层过盈联接的几何关系,推导得出结合压力与过盈量的矩阵表达式,明确了多层过盈联接力学模型的函数关系。以风电锁紧盘作为多层过盈联接的具体实例,根据应力-强度模型和失效机理,建立了锁紧盘可靠度数学模型,同时确定了锁紧盘可靠度相对基本随机变量的灵敏度;依据可靠度对基本随机变量灵敏度平方和最小原则及满足最小可靠度的原则,建立了风电锁紧盘可靠性稳健设计数学模型;为多层过盈联接过盈量的确定提供一种评价指标,进一步精确过盈量的具体取值。通过对设计参量的分析,确定摩擦因数、装配间隙、屈服强度对锁紧盘可靠度的影响。以某型号风电锁紧盘为例,对经典设计方法与可靠性稳健设计方法进行了比较。结果表明,基于可靠性稳健设计的锁紧盘,其可靠度提高了47.6%,且除屈服强度外,可靠度对随机变量的灵敏度均小于经典设计方法,稳健性更强。最后,通过试验验证了基于文中设计方法的锁紧盘能够满足实际运转过程中给定的工况要求。

制动器状态对制动力矩影响的试验研究

通过对矿井提升机盘式制动器在不同压力、表面粗糙度和油污状态下闸瓦和闸盘之间的摩擦力的试验测定,进一步得出闸瓦、闸盘间静摩擦系数和动摩擦系数。试验结果表明制动器状态对其所能提供的制动力矩有较大影响,为指导实际生产提供了参考依据。

减少Autoconer338型络筒机络纱毛羽的实践

为减少络纱毛羽,对Autoconer338型自动络筒机的工艺参数进行了优化。通过上机试验,确定了络筒速度、络筒张力、张力盘转速是影响络筒毛羽增长率的主要因素,研究了各因素对不同长度毛羽的影响,进行了正交试验分析。指出:在Autoconer338型络筒机上加工CJ9.7tex纱,络筒速度为1600m/min,络筒张力为14cN,张力盘转速为180r/min时,毛羽增长率最小。

加工偏差对风电锁紧盘性能的影响分析

针对加工偏差造成风电锁紧盘的实际过盈量与设计过盈量偏离,建立了加工偏差模型,并采用ABAQUS软件对各加工偏差模型的装配进行模拟,分析了加工偏差对应力、接触压力和承载转矩的影响。结果表明:加工偏差对风电锁紧盘的承载转矩影响较小,与设计尺寸承载转矩的相对误差小于5%;而加工偏差对应力和接触压力影响明显,尤其在内环和轴套的应力转折处,von Mises应力的最大值和最小值差值达到100 MPa;合理选择加工偏差能够改善各组件应力分布,提高风电锁紧盘的可靠性。

垂直轴螺旋式风力叶轮的动态特性研究

采用风力叶轮直接驱动盘式发电机的方式,针对一种垂直轴螺旋式风力叶轮进行旋转状态下的动态特性试验研究,分别在自然风条件下和拖车试验条件下(来流速度为1～12 m/s),对试验装置的空载转速、空载电压进行测定,并对叶尖速比进行统计分析。研究结果表明:在自然风条件下,风速波动大,导致瞬态采集的风速与风轮转速不对应;在拖车试验条件下,来流速度相对稳定,且较易控制,风速与输出电压的对应关系较为明显。研究结果为相应的控制系统的设计与优化提供了参考。

串列风力机尾流干扰的研究

广义致动盘方法是通过引入体积力代替叶片的致动盘技术与三维Navier--Stokes方程相结合来获得风力机周围流场信息的一种方法.该方法避免了花费大量网格与计算资源去求解风力机叶片的附面层,从而可以把更多的网格与计算资源用于风力机尾流流场的模拟,非常适合用于风力机尾流流场的研究.以NH1500风力机为计算模型,将常规CFD(computational fluid dynamics)方法与广义致动盘方法计算所得的叶片载荷分布进行比较,以验证广义致动盘方法的可行性.然后使用广义致动盘方法对风场中串列风力机进行数值模拟,研究串列风力机之间间距变化时,上游风力机产生的尾流对下游风力机的干扰影响.

风寒湿对家兔颈椎间盘组织iNOS mRNA表达的影响

目的 :观察风寒湿这一颈椎病常见致病因素刺激颈部对机体颈椎间盘组织中诱导型一氧化氮合酶(induciblenitricoxidesynthase,iNOS)mRNA的影响 ,探讨颈椎病病因病机的内在联系。方法 :30只新西兰白兔 ,随机分为正常对照组、风寒湿组、低头位组、复合模型组和中药治疗组等 5组 ,每组 6只 ,采用组织学及逆转录 -多聚酶链反应技术 ,观察颈部肌肉、椎间盘组织形态及iNOSmRNA表达的变化。结果 :风寒湿与低头位等颈椎病常见的致病因素可使颈部肌肉产生无菌性炎症 ,椎间盘组织形态变化虽不明显 ,但颈椎间盘组织iNOSmRNA表达出现异常 (与正常对照组比P <0 0 5 )。结论 :颈部肌肉无菌性炎症。

风电锁紧盘轴套位移与应力计算

为了保证轴套在承受外压时其内表面位移与应力计算结果的精确性,采用厚壁圆筒理论和有限元分析软件ANSYS,分别对不同外压、内半径、外半径的三组轴套模型进行分析,同时给出了内表面位移和最大应力的计算公式。研究结果表明:位移和应力在轴套内表面处达到最大值;内表面位移和最大应力与外压、内半径成正比,与外半径成反比;两种方法计算结果的相对误差保持在1%之内;采用厚壁圆筒理论计算轴套内表面位移和最大应力所得结果能够满足风电锁紧盘的设计要求。

光盘形结构风荷载的风洞实验研究

应用风洞模拟实验研究了光盘形状结构的风荷载特性。风洞实验结果表明，在没有周围建筑物影响时，由于光盘形结构的截面具有对称翼型，上、下表面受到风荷载基本上都是负压分布，叠加后作用在光盘结构上的总体风荷载很小。周围建筑的存在对光盘形的风荷载影响很大，有周围建筑时光盘形结构所受的升力要比没有周围建筑时的值大1—3倍以上。特别有趣的是单独光盘形结构的整体风荷载除了受到一个升力的作用外，还受到了一个迎风低头的翻转力矩，为类似结构的风荷载设计提供了有益的启示。

基于柱状粗糙元的边界层人工转捩试验研究

为提高风洞试验模型边界层转捩模拟的准确性、可靠性和可操作性，逐步取代沿用多年的基于金刚砂粗糙带的转捩模拟方法，本文针对GBM-04A战斗机标模，确定了柱式转捩带的技术参数、制作方法和粗糙元配方，采用全模型测力和表面升华法对边界层转捩效果进行了试验研究。结果表明，对GBM-04A标模而言，粗糙元的最佳高度为h=0．09～0．11mm，在此范围选择粗糙元高度，不仅可以在模型上得到满意的人工转捩效果，而且不产生附加阻力；柱式转捩带具有传统金刚砂粗糙带不可比拟的显著优点，适合在高速风洞试验中推广应用。

Darrieus垂直轴风力机的双盘面随动流管模型

针对现有垂直轴风力机流管模型中未经充分实验验证的流管假设,提出了一种针对垂直轴风力机的空气动力模型———双盘面随动流管模型.模型整体采用双盘面单流管模型,局部采用随动流管模型,同时考虑了叶片的动态失速效应,并结合了Gormont动态失速模型.其中,双盘面单流管模型假设风轮的上下盘面均具有各自恒定的来流风速;随动流管模型假设叶片的相对局部风场中存在随动流管,流管方向与叶片相对风速方向一致,并随叶片实时运动.在Matlab中建立了模型并进行了系统计算,通过与实验数据的对比分析发现,该模型可较好地预测风力机的整体气动性能.同时研究结果表明:为了较准确地预测风力机在低尖速比范围内的气动性能,动态失速效应是不可忽略的.

装配间隙对风电锁紧盘性能的影响分析

针对风电锁紧盘装配时各组件配合面存在间隙的状况提出四种装配间隙模型,采用有限元分析软件ABAQUS建立了风电锁紧盘装配模型并模拟了装配过程,分析了装配间隙对风电锁紧盘的各配合面接触压力、各组件Mises应力和主轴承载扭矩的影响。结果表明:装配间隙对各组件的Mises应力分布影响较大;装配间隙对各配合面接触压力有明显的影响,差值可达50 MPa;装配间隙在设计时需要合理考虑并提高实际加工精度,否则可能会导致风电锁紧盘失效。

多层过盈联接设计参数的可靠性灵敏度研究

近年来,重大装备正朝着长寿命、高可靠性的方向发展,过盈联接作为基础的联接方式对于可靠性的要求越来越高。本文将风电锁紧盘作为实例,构建了多层过盈联接的力学模型,得到考虑承载性能和过盈层结构强度的可靠度数学模型,以此为基础进行参数灵敏度分析。通过研究过盈量、摩擦系数、装配间隙、材料屈服强度均值变化对锁紧盘可靠性灵敏度的作用规律,得到锁紧盘尺寸设计和材料选型的优先设计变量,给出了各参数的推荐取值。本文从可靠性灵敏度的角度为参数精准选择提供了依据,不仅完善了多层过盈联接的可靠性设计理论,同时也为锁紧盘性能优化提供了一定的技术指导。

火星盘缝带伞跨声速风洞试验研究

火星着陆器在进入减速着陆过程中降落伞是必需的气动力减速装置,然而火星大气的特殊性使得火星降落伞开伞工作时具有超声速、低密度、低动压的特点,因而火星降落伞的构型、参数选择非常关键。文章在对火星盘缝带伞进行理论分析和国际应用研究的基础上,选取四种典型结构参数的盘缝带伞型,即常规透气量和低透气量的探路者型和海盗型伞型,在中国国内首次进行了亚-跨声速风洞试验,对这四种伞型在亚-跨声速下的阻力特性和稳定性开展研究。风洞试验采用横梁式测力天平测量阻力,同时用影像设备观察伞的摆动角度。研究结果表明,盘缝带伞的跨声速段阻力系数与理论值基本相符,能够满足火星环境下的减速需要;盘缝带伞随阻力系数增加稳定性降低,设计中必须兼顾考虑。

外赋AGB星星风吸积的轨道参量变化方程

用整个系统的角动量守恒条件代替切向动量守恒条件，将星风吸积与盘吸积两种质量吸积方式结合起来，考虑双星系统的轨道偏心率 ｅ 的二次以上的高次项。