基于温升特性的强迫导向油循环风冷结构变压器负荷能力评估

针对强迫导向油循环风冷(oir directrd air forced,ODAF)结构变压器负荷能力受温升约束影响的问题,提出了3种负荷类型情况下变压器负荷能力评估方法。首先,考虑风扇与油泵的运行状态以及油粘度变化对热阻的影响等因素,基于热电类比法建立了变压器热路模型,以计算绕组热点与顶部油温度;其次,采用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法拟合热路模型参数,并基于2台不同型号变压器的运行数据,对热路模型的计算精度与拟合参数适用性进行有效性验证;最后,参考GB/T1094.7负载导则给出的温升限值,基于温升特性提出了负荷能力评估模型。分析结果表明,该研究所提热路模型计算热点温度的误差不大于2.35℃,在工程允许范围内;正常周期性负荷下当环境温度低于1℃时,关闭1组子散热器后仍满足温升约束。

温度突变下人体热反应的实验研究

利用人工气候室模拟了不同季节对应的9种温度突变工况,对24名受试者开展了中性→热(冷)→中性往返式温度突变对人体热反应影响的实验研究,得到了环境温度发生突变时人体生理反应、主观反应及全身热负荷的变化规律。研究发现:在各突变工况下,主观反应变化超前于生理反应变化;突变前后人体生理和心理反应出现不对称现象;在热→中性突变工况下人体出现“冷感超越”,通过分析实验过程中人体各项散热量的变化规律,发现“冷感超越”的原因是皮肤蒸发散热量显著增大进而导致人体总散热量远大于产热量。温度突变动态环境中的热感觉与平均皮肤温度及其变化率均呈线性关系,得到了基于皮肤温度的热感觉预测模型。将人体热负荷及其变化量引入热感觉预测模型中,得到了基于热负荷的热感觉预测模型。PMV模型、基于皮肤温度的热感觉预测模型、基于热负荷的热感觉预测模型的对比显示,基于热负荷的预测模型能够更好地预测温度突变环境下的人体热感觉。

基于改进粒子群算法的分散式电采暖负荷模型参数辨识

分散式电采暖负荷是一种具有巨大调节潜力的需求响应资源,但是,用户行为差异、太阳辐照度等随机因素为建立精确的分散式电采暖负荷模型增加了一定难度。首先,结合具体应用场景,搭建基于气候模拟平台的分散式电采暖负荷实验平台,采集负荷建模实验数据。然后,针对分散式电采暖负荷二阶等效热参数模型方程较为复杂的问题,以仿真温度与实测温度之间的误差最小为目标,提出基于改进粒子群算法的模型参数辨识方法,建立分散式电采暖负荷模型。最后,通过改变数据采样周期,对负荷模型进行优化。结果表明,所提参数辨识及建模优化方法可以有效地提高分散式电采暖负荷二阶等效热参数模型精度。

线性菲涅尔式光热电站控制策略及变负荷速率研究

太阳能光热发电可以与其他新能源发电互补运行,也可以承担电网调峰调频任务,因此受到越来越多的关注。以线性菲涅尔式光热电站为研究对象,利用Apros软件搭建储热系统和发电系统的动态仿真模型并进行了模型验证,设计了考虑蓄热影响的光热电站协调控制系统,研究该电站在不同负荷区间的最大变负荷速率。研究结果表明:所提出的光热电站协调控制策略控制效果良好,与未采用蓄热控制相比,采用蓄热控制后主蒸汽压力偏差由0.17 MPa减小到0.07 MPa;在设定的限制条件下,100%THA~75%THA负荷区间最大升负荷速率为11.57%/min,最大降负荷速率为8.94%/min。研究结果可为光热电站调峰调频运行提供参考。

考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估

居民空调负荷是电力系统重要的灵活性资源,评估其调控潜力有助于负荷高效管理,促进节能减排。然而,受资金成本、数据存储和隐私保护等因素制约,居民空调状态及参数难以直接测量,差异化评估不同居民空调负荷的调控潜力存在困难。此外,居民使用空调是为了满足自身的热舒适度要求。若评估空调负荷调控潜力时忽视热舒适度限制,将导致评估值过高,降低负荷管理策略的有效性。因此,提出一种考虑热舒适度的居民空调负荷调控潜力差异化评估方法。该方法首先建立居民热舒适度及空调热动力学模型,提取影响居民热舒适度和空调负荷的关键参数;然后,利用隐马尔可夫模型和维特比算法辨识空调状态及参数;在此基础上,计算不同居民热舒适度可接受范围内的空调负荷调控潜力。基于真实居民负荷数据的算例分析表明,所提方法能够准确辨识居民空调状态并有效评估满足居民热舒适度要求的空调负荷调控潜力。

日光温室主动蓄放热系统热过程模拟与参数优化研究

为进一步提高日光温室太阳能利用效率,降低加温成本,在当前日光温室主动式水循环蓄放热系统的基础上,构建了系统运行数学模型,利用该模型对系统参数(循环水流量与蓄热水箱体积)进行优化设计。研究结果表明:在兰州地区冬季日光温室生产条件下,当系统循环水流量为0.23 m^(3)·h^(-1),蓄热水箱体积为0.13 m^(3)时,系统性能最优,集、放热效率达到70.62%与98.38%,集/放热单元夜间平均热流密度达到237.84 W·m^(-2)。利用优化后参数,为兰州地区EPS装配式日光温室设计了一套太阳能主动蓄放热加温方案:集放/热单元(高2.05 m,宽1.105 m,厚3 cm)为50个,循环水泵流量为11.5 m^(3)·h^(-1),蓄热水箱体积为6.5 m^(3)。该方案可满足日光温室越冬生产,较优化前节约2个集/放热单元,8.5 m^(3)蓄水池体积,降低了加温成本。

三偏心蝶阀热棘轮效应的数值模拟

为了探讨热棘轮效应对三偏心金属硬密封蝶阀密封副热变形及密封性能的影响,先排除了蝶阀发生塑性垮塌失效、密封结构在数次常温与高温交变循环载荷作用下发生疲劳失效的可能性,然后通过ANSYS Workbench有限元分析软件对三偏心蝶阀进行常温与高温交变循环载荷下的热棘轮效应研究,基于Chaboche非线性随动强化模型对三偏心蝶阀进行10次温度循环加载分析。结果表明:高温工况下阀座内环面与阀体外壁面的最大温差约为60℃,温度降低到常温后阀座的最大塑性应变随循环次数的增加出现渐增性塑性累积;10次温度循环后阀座的最大塑性应变为0.02116,阀座在温度循环载荷的作用下发生热棘轮效应;在第5次温度交变循环之后,阀座与密封圈的最大径向变形分别为0.2844 mm和0.2753 mm;阀座的最大径向变形大于密封圈的最大径向变形,阀座的残余变形导致密封面出现间隙,证明三偏心蝶阀出现密封失效现象是由于阀座发生热棘轮效应导致的。对阀体外壁面进行良好保温后,经有限元计算阀座未发生棘轮效应,可见对阀体进行良好保温是避免因阀座发生棘轮效应而出现密封失效的有效手段。该研究结果揭示了蝶阀在数次常温与高温交变循环载荷作用下出现密封失效的原因,并提出相应的防范措施。这对相同工况下的其他类型阀门和压力管道等设备避免发生热棘轮效应具有十分重要的指导意义。

基于用户差异化热舒适度的空调负荷聚合调度策略

空调负荷作为需求侧重要资源,可灵活参与电力系统,促进新能源消纳。在空调负荷调度过程中,不同用户的热舒适要求和调度潜力存在差异。如何满足用户差异化热舒适度,且挖掘其调度潜力是要考虑的难题。针对上述问题,文中首先引进热舒适度模型以综合量化用户的热舒适体验;其次,根据热舒适度模型中的人体参数,采用K-means聚类方法划分出不同热忍受能力特征的用户群体。在此基础上,提出基于用户差异化热舒适度的空调直接负荷控制策略,并对其进行仿真验证。算例分析表明,相较于传统策略,文中所提策略在完成消纳任务的基础上挖掘了每类用户群体的调度潜力,并保障了其热舒适性。

高压XLPE电缆绝缘层动态热行为建模的优化分析

为了解决现有高压XLPE电缆热评估计算模型在连续波动负荷下计算精度不足的问题,分析传统方法(包括IEC 60853-2和热电等效方法)中采用恒定绝缘层热容分配系数时的计算误差累积,提出电缆绝缘集总热模型的优化方法,以减少可能出现的误差累积。通过电缆动态温升实验,验证所提出的改进热电等效(TEE)方法的可靠性。分析结果表明:改进TEE方法能够较好地反映电缆在连续波动负荷下真实的热性能,其导体温度计算误差维持在2.5℃以下。利用改进后的方法对电缆进行热评估,能够较大限度地提高电缆的资产利用率,并确保电缆安全可靠运行。

A day-ahead scheduling framework for thermostatically controlled loads with thermal inertia and thermal comfort model

This paper proposes a day-ahead dispatch framework of thermostatically controlled loads(TCLs) for system peak load reduction. The proposed day-ahead scheduling framework estimates the user’s indoor thermal comfort degree through the building thermal inertia modelling. Based on the thermal comfort estimation, a dayahead TCL scheduling model is formulated, which consists of 3 stages: TCL aggregator estimates maximal controllable TCL capacities at each scheduling time interval by solving a optimization model;[ the system operator performs the day-ahead system dispatch to determine the load shedding instruction for each aggregator;and ′the TCL aggregator schedules the ON/OFFcontrol actions of the TCL groups based on the instruction from the system operator. A heuristic based optimization method, history driven differential evolution(HDDE)algorithm, is employed to solve the day-ahead dispatch model of the TCL aggregator side. Simulations are conducted to validate the proposed model.

热辐射对气膜冷却叶片表面热负荷的影响

为了明确不同因素对叶片表面热负荷的影响规律,利用改进的WSGG模型,通过CFD数值仿真进行对流辐射耦合计算,探明高温燃气辐射传热对叶片表面热负荷的影响。结果表明:进口压力、温度、黑体辐射温度和壁面发射率对叶片表面热负荷均有一定影响,在进口总温从1750 K升高到2150 K的过程中,叶片表面温度整体升高幅度为250~300 K,而黑体辐射温度对叶片表面温度的提升最高为40 K。在壁面发射率从0.3提高到0.8的过程中,叶片表面辐射热流密度随之增大,在吸力面和压力面局部区域辐射热流密度增大了1倍。壁面发射率和高温燃气进口温度对叶片表面的温度和热流作用相当均匀,进口压力和黑体辐射温度对叶片尾缘、前缘和压力面的热负荷影响远大于其他区域。在此基础上,提出了以进口总温、黑体辐射温度、余气系数和壁面发射率为自变量,以辐射换热热流密度为因变量的辐射换热的经验准则关系式,获得了该经验关系式的拟合结果,并对该拟合精度进行了计算,相对误差均小于5%。

吸附膜对热混合润滑性能的影响

为了研究吸附膜的计入对热混合润滑性能的影响,基于平均流量模型,建立考虑吸附膜的非牛顿流体圆接触热混合润滑模型,分析吸附膜的影响,结果表明:表征吸附膜热失效机理的主要参数是油膜中层温度和吸附膜2表面温度;吸附膜对压力分布影响较小,但使油膜厚度减小;存在合适的吸附膜厚度,吸附膜厚度的最优值为100 nm;吸附膜会减小膜厚比、增大载荷比,且吸附膜越厚,膜厚比越小,载荷比越大,这表明吸附膜加重了两表面的接触,但减小了摩擦系数,起到较好的减摩作用.

聚合空调负荷的温度调节方法改进及控制策略

空调负荷作为温控负荷的一种,具有能量转化及储存特性,该特性使空调成为最具需求响应潜力的负荷。通过对空调负荷的合理控制,可在不影响或少影响用户舒适度的前提下,使用较低成本达到降低峰荷,缓解供需矛盾。为此,针对参数相同或相近的空调集群,利用等效热参数模型分析传统温度调节方法造成聚合负荷波动的机理,提出一种改进的温度调节方法,该方法对空调集群中的单独个体进行设定温度上、下限的分离控制,有效克服传统温度调节方法造成聚合负荷波动的现象。同时设计了基于上述调节方法的调度决策模型。通过算例分析增/减负荷方案限制、聚合小组数目限制、调度决策目标大小对调度结果的影响,证明调度决策模型的可行性,为空调负荷参与系统运行提供方法支持。

工作荷载下温度循环对桩基变形与应力的影响分析

目前针对工作荷载下温度循环对桩基承载力特性的研究相对较少,基于室内模型试验方法,对饱和砂土中工作荷载下桩体在多次冷热循环作用时的承载特性和传热特性进行研究,测得温度循环作用下桩体和桩周土体温度、桩周水平土压力、桩体应变以及桩顶位移随时间的变化规律。试验结果表明,施加温度循环作用后桩体及桩周土体温度变化不大,桩周水平土压力也能基本恢复到初值,但在桩体内部则会产生较少残余应变,桩顶下沉并随着循环次数的增加不断累积,从而影响结构的整体承载能力。

高原环境重型车用柴油机热负荷性能分析

以高原修正的广安博之喷雾模型为基础,建立具有环境适应性的某特种车辆柴油机缸内燃烧与冷却系统传热耦合模型。海拔3 700m的实车试验表明:模型最大误差在4.3%以内。在不改变发动机部件的前提下,通过调整柴油机供油提前角和最大循环供油量,可改善高原运行时特种车辆柴油机的热负荷。试验结果表明:在海拔4 000m时,供油提前角提前4°CA可使涡前温度最高下降30℃,活塞表面温度最高下降15℃,且表面温度场分布稍有改善,但缸内温度峰值上升20℃;在满足任务工况功率需求的基础上,供油量调整螺钉拧入角度为255°时,热负荷参数满足发动机控制参数要求。

电冰箱动态负荷传递函数模型

研究了电冰箱动态负荷的传递函数模型 ,将蒸发器和冷凝器的换热量、门封漏热等换热环节直接加入到传递函数模型中 ,并定义当量热容以反映实际的箱内分布型热容和辐射换热对冷负荷的延迟作用 ,使得传递函数模型进一步集成化 ,简化了计算过程 ,发展了统一的状态空间方法求解不同边界条件下的平壁传递函数 .

热电厂热负荷预测的神经网络模型

提供了一种基于改进的ＢＰ网络——合成ＢＰ网络的热电厂热负荷预测模型，并对网络结构的构造方法及拟合精度进行了讨论。实际预测结果表明，基于合成ＢＰ网络的预测模型能很好地实现对热电厂热负荷的预测。

基于小波神经网络的火电单元机组负荷系统建模仿真研究

火电单元机组是一种复杂的多变量对象,常规方法难以建立它的非线性数学模型。该文利用一种多输入多输出的连续小波神经网络对单元机组负荷数学模型建模问题进行了研究。网络隐层采用框架小波函数,输出层采用线性函数,采用BP算法对网络进行训练,并利用自适应的学习速率和动量参数加快网络训练的收敛速度。网络的训练结果和测试结果均表明,小波网络输出值与实际模型输出值之间的误差在允许范围内,小波神经网络可以较好地逼近单元机组负荷数学模型。

发动机进气帽罩防冰热载荷的数值模拟研究

对某发动机进气帽罩防冰热载荷的计算方法进行研究。利用FLUENT软件对帽罩周围的流场进行模拟,同时采用FLUENT中的离散相模型计算帽罩周围的水滴运动轨迹,得到帽罩表面的水滴撞击效率;利用数值计算结果及流动换热经验关系式分析帽罩表面的各项热流,获得该发动机帽罩的防冰热载荷。计算中还比较了不同湍流模型对防冰热载荷的影响。

基于热弹流模型的柴油机连杆小头轴承润滑研究

以某直列6缸柴油机为研究对象,建立活塞销-连杆-曲柄销柔性多体动力学分析模型。基于热弹性流体动力学(TEHD)润滑和微凸峰接触理论,建立连杆小头轴承的TEHD模型,分析了热负荷影响下轴承间隙和表面粗糙度对润滑性的影响规律。研究结果表明:计及热负荷影响,轴承最大油膜压力增加7.5%,最小油膜厚度降低8.1%,摩擦功耗增加10.1%,粗糙峰接触增加6.0%,轴承产生温升现象,最大温升为20.1℃;轴承间隙增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅保持不变;表面粗糙度增加,轴承最大油膜压力增幅提高50%,最小油膜厚度减幅缩小55%。该热弹流模型研究方法为动力机械热负荷条件下摩擦副失效机理分析提供了一种可行的途径,研究结果对摩擦副滑动轴承加工精度制定具有一定的指导作用。