定向高效垂直轴风力机工作机理研究

垂直轴风力机风能利用率低的原因,是其在顺风一侧获得的能量,在逆风一侧又被消耗掉一部分。本定向高效垂直轴风力机的叶片在叶轮转动过程中也自转,通过调整叶片的迎风角度,在逆风一侧同样也能获得能量。使得定向高效垂直轴风力机的风能利用率提高到50%以上。通过定向机构,可确保叶片在风向改变时始终保持设计工况。定向高效垂直轴风力机风洞模型试验中,在风速5m/s时,无负荷时转速为300r/min。加负荷后,启动风速为5.2m/s,转速为90r/min。     

安庆沿江河谷地区风能资源分析

利用安庆地区1971~2003年9个站点风速气候资料和2005年8月至2006年7月沿江河谷地区陈岭、白岭洲风塔精细资料,研究了安庆沿江地区风能资源特征。结果表明:风能分布存在区域差别,安庆沿江河谷地区(尤其是望江、宿松)环境风速比较稳定,西北部大别山区风速下降明显。全区风能普遍较高,受地形和气候共同影响,安庆市风能资源主要分布在沿江河谷西部,望江、宿松年平均风功率密度为80~90W/m2,年有效小时数超过3 600 h。对陈岭风塔风力数据的计算分析可以看出,其10 m高度处的年平均风速为3.93m/s,风能密度达到113 W/m2,50 m高度处年平均风速为5.46 m/s;年有效风力时数为6 600 h,年平均风功率密度294 W/m2,具有较高的开发价值。     

共轴式双风轮风力机输出转速的研究

风力机的转速随风速的大小而变化,为使输出转速的波动性减小,必须设置复杂而笨重的调速系统。本文以差动轮系传动理论为根据,提出了新的调速方案。用共轴式双风轮可在毋须设置调速机构的条件下,实现恒转速输出。用该方案所设计的风力机具有多种优越性。     

浓缩风能装置流场数值模拟与实验研究

为了完善发展浓缩风能型风力发电机,提高浓缩风能装置的浓缩效果,采用计算流体数值模拟、应用车载法的流场测试与机组输出功率特性分析相结合方法对100W浓缩风能装置浓缩效果进行研究分析。100 W浓缩风能装置流场实测结果与数值模拟比较表明,自然风速10 m/s时浓缩风能装置内各个横断截面流速分布和沿轴向流速分布规律相近,装置内叶轮安装处平均流速表明的气流流速增至自然风速的1.32倍,气流动能增至自然风能的2.25倍。自然风速10.95 m/s时100 W浓缩风能型风力发电机在额定转数400 r/min下输出功率为117.6 W,经计算叶轮安装处风速是前方相同面积来流风速的1.31倍,比流场测试结果略低。对提高浓缩风能装置浓缩效果的研究方法从数值模拟、流场测试和输出功率验证三者进行有机结合,提出了该型转置研究方法。     

小麦茎秆典型弯曲形态模型致倒力分析

旨在探讨茎秆不同弯曲形态对致倒力矩大小的影响,以期提高小麦综合抗倒性能。利用风洞提供风源,设计制作穗不同倾斜度模型和茎秆不同弯曲形状模型等,并测试分析模型在不同风力作用下的致倒力矩差异,结果表明:风速为13m/s,穗倾斜度每减少15°风力矩差异显著,当穗倾斜度降至0°时,穗的风力矩最小,且不同穗长间的风力矩差异不显著。弯曲形态似x2/302+y2/602=1(x≤0,y≥0,茎秆长度0.78m)的上部茎秆弯曲模型,综合致倒力矩最小,且不同弯曲形状处理对不同风速的致倒力矩差异均达极显著水平;该模型在风速为9m/s,茎秆相差5cm时,综合致倒力矩差异不显著,株高差异对致倒力矩的影响小于其他模型,综合评价为最佳抗倒模型。弯曲形态似x2+y2=502(x≤0,y≥0,茎秆长度0.78m)的圆弧茎秆弯曲型为次佳抗倒模型。     

1971—2010年盖州市地面风速变化特征分析

基于1971—2010年盖州市逐月地面风速资料,采用线性倾向估计法,分析其风速变化特征。结果表明:近40年盖州市年平均风速为3.0 m/s,最大为3.7 m/s(1980年),最小为2.6 m/s(2007年)。风速月变化呈双峰型,4月风速最大(4.0 m/s),11月次大(3.2 m/s),8月风速最小(2.4 m/s)。四季中春季风速最大(3.7 m/s),秋、冬季次之(2.9 m/s),夏季风速最小(2.7 m/s)。年平均和四季风速均呈弱减小趋势,年平均风速变化倾向率为-0.031 m/(s·10年),四季中春季风速变化倾向率最大,为-0.064 m/(s·10年),秋季最小,为0.001 m/(s·10年)。4个年代中风速先增大后减小,20世纪80年代风速最大(3.3 m/s),70年代和21世纪初的10年风速最小(2.9 m/s)。近10年风速呈弱减小趋势,变化倾向率为-0.018 m/(s·10年),但2008—2010年风速连续增大,应关注近年风速增大的后续趋势。生产上加强对春季大风的防范,沿海地区夏季偶有台风来袭,应及时关注天气变化,做好防护措施。     

小麦持风力及风力缓冲作用的研究

为了研究小麦的抗风倒能力,设计小麦持风力测验仪,利用风洞提供风源,测试不同品种穗、旗叶和上部茎段的持风力差异,分析不同茎秆强度的品种对风力的缓冲效果。结果表明:旗叶的持风力与上部0.30m长的茎段持风力相当,穗的持风力是旗叶持风力的2~3倍。穗长差超过0.02 m,其持风力差异显著(P0.05)。不同强度茎秆对风力缓冲效果不同,较小的茎秆强度品种‘周麦18’,对于强风(风速大于11m/s)具有较大的缓冲效果,其抗倒风力与‘AT15’同为15m/s。因此,穗的持风力是主要致倒力,茎秆强度较小的品种风力缓冲效果优于茎秆强度较大的品种。     

凤阳一次大风过程多风速对比分析及EC集合预报检验

该文选取安徽凤阳2017年3月1日一次冷空气影响的大风天气过程,对自动气象站采集的2min平均风速、10min平均风速、瞬时风速、最大风速、极大风速观测值进行对比分析,对EC集合预报效果进行检验。结果表明,不同风速展现的风力变化趋势基本一致;随着滑动平均时段的延长,其平均风速逐渐减小;极大风速变幅最大,10min平均风速变幅最小。当EC集合预报的10min平均风速分别≥6.1m/s、≥7.2m/s、≥8.5m/s时,极大风速可能分别超6级、7级、8级。     

静电喷雾雾滴飘移相关影响因素及烟用喷雾罩减飘试验研究

为了研究静电喷雾雾滴飘移规律,减少喷杆静电喷雾雾滴飘移潜力,以水敏纸雾滴飘移测试框架为采集方法,进行雾滴飘移田间试验,定量分析了2种烟株高度(0.2、0.4 m)与3种喷雾速度(0.4、0.6、0.8 m/s)条件下,3种侧风区间(0.1～0.4、0.5～0.8、0.9～1.2 m/s)对静电喷雾雾滴飘移潜力与烟用喷雾罩减少雾滴飘移效果的影响.结果表明:侧风风速1.0 m/s、喷雾速度0.4 m/s条件下,烟株高度为0.2 m时与0.4 m时相比,雾滴飘移潜力增幅最大为97％;烟株高度0.2 m时,侧风风速与雾滴飘移潜力极显著相关(P<0.01);侧风风速与雾滴飘移潜力的二次函数拟合决定系数大于0.93;风速0.6～1.0 m/s条件下,烟用喷雾罩减飘效果显著,雾滴飘移潜力减少率为72％～88％;喷雾速度0.4 m/s时,喷雾罩减飘效果最好.     

密闭式平养鸡舍纵向通风的数值模拟

利用计算流体动力学软件Fluent,采用湍流Realizablek-ε模型,对密闭式平养鸡舍矩形进风口风门开启角度、安装高度和进风风速对舍内气流分布的影响进行模拟分析。结果表明:风门开启角度α>0°时,舍内气流分布均匀性较α=0°时有所提高,鸡体水平高度处(距地面0.40 m)的风速随α的增大而增大;在低温季节,为满足鸡体水平高度处风速不大于0.3 m/s(适宜风速)的要求,风门开启角度和最大进风风速的组合可选择为0°、3.0 m/s,15°、1.5 m/s,30°、1.0 m/s和45°、1.0 m/s;进风口距顶棚的距离越小,越易形成贴附射流,而α对贴附射流形成的影响取决于进风口安装高度,因而设计时选择α与进风口安装高度的合适组合,有利于进入舍内的冷空气与舍内热空气的混合。     

浓缩风能型风力发电机风洞实验模型的设计研究（1）

本文根据不同的风力发电机模型采用车载法进行的发电输出特性及流场特性的实验结果，研究了在浓缩风能型风力发电机中对扩散管的边界层高压注入、低压抽吸的可行性，为风洞实验模型的设计奠定了理论基础。     

Rayleigh分布修正式及其在风能计算中的应用

Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布模式统计平均风速低于４．５ｍ／ｓ地区的风能存在着严重的缺陷。作者提出了Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布的修正式及其参数的确定方法；通过对平均风速低于４．５ｍ／ｓ典型地区的风能计算表明，修正式的统计性良好，此外，从理论上可说明即使计算平均风速高于４．５ｍ／ｓ地区的风能，修正式的统计性能亦优于原模式。从而拓宽了Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布的统计范围。     

北京市城市边缘区通风廊道型林地营建方法研究

目的近年来北京市空气质量日益受到威胁，城市森林建设一定程度上可以改善空气质量。受既有上位规划、气候、河流、农田分布等基础条件的限制，城市边缘区的城市森林营建是森林城市建设的难点，尤其是通风廊道型城市森林建设面临诸多现实问题和技术困难。本文以北京市黑庄户地区通风廊道型城市森林营造为例，详细介绍其具体营建策略与方案并验证有效性，为此类区域开展森林城市建设提供案例依据。方法通过宏观规划城市森林结构布局、中观优化城市森林结构特征以及微观营建城市森林植物群落，运用Ecotect与Winair建立在不同重现期（西北风5、10、15 m/s）下城市森林营建前后的两种3D模型并进行对比。结果（1）结合黑庄户地区现状条件和通风廊道作用原理，构建以宏观规划林地结构、增加林地面积，中观保留生态冷源、明确林廊西北—东南走向为主、宽度大于150 m，微观营建草地型、灌木型结构为主并结合现状地形的植物群落的通风廊道型城市森林体系。（2）在西北风5、10、15 m/s条件下，平行于通风廊道城市森林的样带平均空气流速较未改造前提升了0.042、0.033、0.101 m/s；垂直样带平均空气流速提升了0.023、0.059 3、0.075 3 m/s。改造后模拟区域内空气流速均有所增强，总体随着风力增强空气流速增幅也有提高；森林廊道内的空气流速高于廊道外。结论使用多维度策略结合的通风廊道型城市森林改造后的区域相对于现状地区的空气流速大幅度提升，充分说明在城市边缘区通风廊道型城市森林的营建可有效加速风速，实现换气、降温、排污等综合目标。      

朝阳燕山湖区风电厂风能资源评价

[目的]研究辽宁朝阳燕山湖区的风能资源情况。[方法]2006年4月实测风塔,历时1年,实测10、30、60m的风向和风速,详细计算和分析风能资源的各参数,评价朝阳燕山湖区的风能资源。[结果]燕山湖风电场塔高60、30、10m处的年平均风速订正后分别为4.7、4.2、3.8m/s,年、月平均风速随高度增高而增大。燕山湖风场以WSW风为主导风向,出现的频率为13%,其次为NW风,出现的频率为10%～12%,偏S风为主导能量风向。塔高60m处3m/s风速出现频率最高;塔高30、10m处2m/s风速出现频率最高。各梯度风速变化呈单峰型,均以10:00～20:00风速最大,4:00～8:00风速最小。实测塔高60m处的3～25m/s有效风力时数在5151h以上,年平均风能密度在140W/m2以上。[结论]燕山湖区风能资源较为丰富,适宜建设风电场,具有一定的开发利用价值。     

井窖风场特征的CFD模拟与验证

为明确井窖内部空气受外界气流的影响及井窖维持适宜水热条件的机制,通过建立未移栽作物条件下井窖的三维数值模拟模型,利用CFD计算流体力学软件分析在1.50、2.70和3.90m/s近地表风速条件下,对井窖内部空气流速和流向进行数值模拟计算,并进行试验验证。模拟试验结果表明:近地表风速设为1.50、2.70和3.90m/s时,模拟的井窖纵切面平均空气流速分别为0.25、0.48和0.72m/s,井窖内的平均空气流速较近地表下降81.54%~83.34%;近地表风向由右向左时,井窖内纵切面的空气呈逆时针流动。验证试验结果表明:井窖内空气流速与地表风速成线性相关,模拟方程为y=0.220 9 x-0.176(R2=0.925 3);近地表风速为2.70m/s时,井窖内实测空气流速为0.42m/s,模拟值为0.48m/s。井窖内部空气受外界大气扰动较弱,减少热量和水分向外散失,有利于保持烟苗生长适宜的水热条件。     

聊城风压分布特征

利用聊城1971～2010年地面10 min平均年最大风速资料,计算分析了历年地面最大风压的年际分布及同期内的极大风压的垂直分布,结果表明,40年间地面极端最大风压为40.0 kg/m2,出现在1978、1979年,可以作为40年一遇风压代表值,40年间地面平均风压呈下降趋势,这可能与测站环境变化有关;离地面10 m高处的极大风压为40.0 kg/m2,50 m高处风压可增大至67.0 kg/m2,100 m处风压达83.6 kg/m2,相当于36.6m/s强风的破坏力。     

谷物清选风车中振动筛的曲柄转速和半径优选

为了改善南方稻谷清选风车振动筛的工作性能,通过对振动筛的运动分析,得出影响振动筛工作性能的主要参数是曲柄转速和曲柄半径.在此基础上,分析谷物在筛面上的受力,推导出谷物在筛面上上滑、下滑、不跳离筛面时的曲柄极限转速和曲柄半径,综合分析得到它们的最佳取值范围.使用谷物清选风车清选杂交水稻,推导出理想的曲柄转速为300 r/min,曲柄半径为10mm.     

潮流能水轮机导流罩的水动力性能研究

借鉴传统水平轴潮流能水轮机结构的构造原理,本文提出一种可根据海流方向做自适应调整的轴流、悬浮式潮流能水轮机结构。为了提高这种新型潮流水轮机的发电效率,在水轮机外围设置了曲线线型的悬浮式导流罩结构。首先基于样机物理模型实验,验证了拟采用的CFD数值仿真方法的有效性。进而分别计算拟定的不同形状的10种导流罩模型结构的水动力性能,仿真结果表明收缩段和扩张段均为双三次曲线xm=0．3的对称线型导流罩具有最优的水动力性能。最后对这种新型潮流水轮机整体结构的水动力性能展开研究,结果表明相对于无导流罩工况,水轮机叶轮加装收缩段和扩张段均为双三次曲线xm=0．3的对称线型导流罩之后,其输出功率有较大提升。     

福建省福州城市热岛效应与气象条件的关系研究

利用福州市2008年1~7月的气象资料分析了城市热岛变化特征以及降水量、风速和天气形势对热岛强度的影响。结果表明:1、2月份白天福州的城市热岛较强,3~7月份夜间的城市热岛强;有无降水的情况下福州的城市热岛都会存在,但降水对热岛有明显的负作用;风速在1 m/s左右时热岛强度最大,随着风速的加大,热岛开始减弱,风速一旦超过7 m/s热岛很难再维持;反气旋控制下福州的热岛强度强。