抽水蓄能电站建模与蓄能特性研究

抽水蓄能电站是间接储存电能的一种方式,有利于可再生能源实现规模开发,并顺利接入电网,是现代大电网不可缺少的重要组成部分。在借鉴蓄电池参数的基础上,文中建立了一种可以在任意水库形状下近似计算的单个抽水蓄能电站的充放电特性模型,进而提出了多级抽水蓄能系统数学模型,并分析了多级抽水蓄能系统的可行性;在仿真的基础上,分析了两种模型的充放电、存电量等特性,将两者进行比较,得出多级抽水蓄能系统的优势。

深部花岗岩水力破坏机制与蓄能特性实验研究

为研究不同应力条件下深部花岗岩的强度特征、变形特性与能量演化规律,开展水力耦合条件下三轴压缩试验。研究结果表明:高应力高水压作用下深部花岗岩表现为无明显压密阶段、起裂点低、屈服阶段长、扩容点高以及应力跌落速率快与幅度大的力学特征,扩容应力、峰值应力与围压呈正相关,而残余应力则呈负相关,水压对深部花岗岩强度特性起到相反作用;随着围压增加,深部花岗岩的弹性模量和泊松比均增大,而变形参数与水压呈反比关系;在峰值应变以前,深部花岗岩耗散能占比随着轴向应变增加呈现先减后增趋势,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越小;岩石处于残余应力阶段,耗散能占比与轴向应变呈现线性关系,且围压越大,同一应变水平对应的耗散能占比越大;随着围压增加,深部花岗岩的极限储能量级增大,其岩爆倾向性增强;高水压促使峰前阶段深部花岗岩耗散能量密度增幅增加,而在峰后阶段耗散能量密度增速基本不发生变化;低水压或无水压作用下岩石峰前耗散能量密度增幅较小,而在峰值破坏时耗散能量密度增幅显著增加;水损伤指标呈现先增后减趋势,在峰前阶段水损伤指标与水压呈正比,而在峰后阶段水压影响很小。

相变玻璃围护结构蓄能特性及对室内热环境影响研究

玻璃围护结构蓄能特性直接影响其热工性能,其与材料本身有关.传统玻璃围护结构热惰性小、传热系数大特点,造成建筑能耗较大,并对室内热环境造成一定的影响.以玻璃围护结构蓄能特性调控为研究目标,建立了填充多种材料玻璃围护结构建筑热分析模型,分析了玻璃腔内置空气、二氧化硅气凝胶、相变材料对玻璃围护结构蓄能特性的影响,并研究了其对室内热环境的影响.研究发现:玻璃围护结构添加相变材料时蓄能和热惰性更强;同填充二氧化硅气凝胶、空气相比,相同室内外环境条件下玻璃围护结构添加相变材料时内表面温度分别降低1.50 K和3.54 K,内表面峰值热流分别降低1.26 W·m^(-2)和2.62 W·m^(-2);玻璃围护结构添加相变材料能有效改善室内温度分布均匀性和室内热舒适性.

相变材料回填地埋管换热器蓄能传热特性

为了探讨相变回填材料固液相变对地埋管换热器蓄能传热性能的影响,建立了带有相变的垂直U型埋管换热器传热数学模型,并利用显热容法对相变材料的相变问题进行了处理。基于模型的数值求解,分析了夏冬季运行工况下相变材料固液相变对U型埋管换热器蓄能性能及其周围土壤温度热响应特性的影响规律,结果表明:同样条件下,相变材料固液相变会减缓埋管周围土壤温度变化趋势,缩小埋管热影响区域;夏季工况采用较低相变温度、冬季采用较高相变温度的相变材料均可以明显改善其换热效果,同时相变潜热大的相变材料可以明显增加地埋管的蓄能效果。研究结论对于缓解土壤热影响区域、改善地埋管换热器的蓄能传热性能具有重要意义。

不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄热特性影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵除霜系统的蓄能过程进行实验分析。研究结果显示:室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 kW,系统结霜时间缩短8 min。

蒸汽蓄热器蓄能、释能特性研究

采用数值模拟的方法对蒸汽蓄热器蓄能、释能过程进行研究。通过分析蒸汽蓄热器蓄能和释能的热力过程,建立蒸汽蓄热器的数学模型,运用MATLAB软件进行模拟求解,得到了蓄能、释能过程动态特性曲线,明确了蒸汽蓄热器的蓄能和释能工况。本研究对蒸汽蓄热器的设计与应用具有重要意义。

基于有限元和响应面法的U形弹簧结构参数分析

液压作动器内部密封件的蓄能性能是衡量其可靠性的关键,而U形弹簧作为蓄能密封圈的弹性元件,其压缩刚度和弹性压缩极限是决定其蓄能性能的主要因素。建立基于材料参数的U形弹簧弹塑性有限元模型,计算U形弹簧的压缩刚度、弹性压缩极限和线性压缩临界值,分析典型结构参数对蓄能特性的影响;基于响应面法构建多因素数学模型,比较各结构参数对弹簧压缩刚度和弹性压缩极限的影响程度;通过多次弹簧压缩试验验证了计算模型的准确性。结果表明:弹簧厚度、截面总长、开槽宽度、周期宽度和根部圆弧半径为压缩刚度的主要影响因素,其影响依次减小;弹簧厚度、截面总长和根部弧半径为弹性压缩极限的主要影响因素,其影响依次减小。重复压缩试验证明,弹簧屈服产生的塑性变形会随着压缩次数累加,导致弹簧开口宽度减小,导致密封圈动态密封性能降低;当蓄能密封圈用于动密封时其压缩量不宜超过弹性压缩极限。

毛细管与相变材料复合墙体性能实验研究

为了获得毛细管与相变材料复合墙体的蓄释能特性,建立了复合相变墙体实验模型,以空气源热泵与太阳能复合机组作为实验房间与实验模型的冷热源,研究了冬季工况下不同供水温度和蓄能时长对复合相变材料相变程度、室内侧墙体表面热流密度的影响。实验结果表明:当膨胀石墨的质量百分比为5%时,复合相变材料有较合适的导热系数,且潜热较大;当毛细管供水温度和蓄能时长分别为30℃、8 h和32℃、6 h时,复合相变材料在蓄热时相变完成,释能效果较好,平均热流密度分别为40.328 W/m^(2)和39.221 W/m^(2)。