双馈同步电机的功率流分析和效率优化

描述了双馈同步电机(DFSM)的基本方程式，提出了其定子端、转子端和电机轴之间发生机电能量转换的基本关系。重点研究了不同转差率下双馈同步电机在发电、电动和电磁制动三种工况下的稳定区域、功率流及其高效区域。试验结果表明其功率流分析和效率优化是正确的，为双馈同步电机的工程设计提供了理论依据。     

多线圈薄板电磁加热的均匀性及可控性

以矩阵式多线圈结构电磁加热方式为研究对象,采用数值模拟仿真和对比研究的方法对薄板温度均匀性和可控性进行了分析,设计并优化多线圈电磁加热模型。首先,对加热薄板进行有限元分析与数值模拟,并在涡流损耗与模型尺寸相同条件下,对矩阵式线圈结构与蜂窝式线圈结构进行仿真结果比较;其次,分析电流强度以及线圈间距离对薄板温度均匀性影响;获得气隙尺寸与频率对温度的影响关系。结果表明:等温度区间,矩阵式多线圈结构在薄板温度均匀性以及可控性方面优于蜂窝结构;在电流密度一定条件下,薄板加热的径向温度梯度与电流呈正相关;适当调整相邻线圈的间距,薄板表面温度的均匀性得到改善;薄板表面温度,与气隙长度呈负相关,与频率呈正相关。     

大跨度空间钢管桁架结构的风振响应和风振控制研究

为了获得大跨度空间钢管桁架结构在风荷载作用下的实时受力、变形情况和风振系数,本文采用自回归法编制计算程序,数值模拟具有空间相关性的大跨度空间钢管桁架结构的多点风速时程,根据由风速时程转化的作用于结构的风荷载时程对两个大跨度空间钢管桁架结构进行风振响应分析和风振系数的计算.结果表明,编制的计算程序可较好地模拟大跨度空间钢管桁架结构的空间点风速时程,计算所得风速时程的功率谱与目标功率谱吻合较好;采用粘滞阻尼器后结构节点位移及杆件应力振动幅值均有所降低,可有效地减小结构的风振响应;根据风振响应的计算结果给出了可供设计参考的结构风振系数.     

有效提高四线圈磁耦合无线电能系统传输距离的关键技术

磁耦合无线输能给未来的移动设备无线充电提供了良好的前景,其有效能量传输距离要求越大越好。在一种磁谐振耦合模型等效电路的基础上,推导此种方式输能的传输函数和临界耦合系数,基于电路理论的分析,提出减小模型中环与线圈的耦合系数的技术,对应就是提高环与线圈的耦合距离的方法,能够提高能量稳定高效传输的距离。     

参数平均方式对层状夹砂土壤积水入渗数值模拟的影响

为研究非饱和土壤水分运动方程中参数的平均方式对层状土水分运动数值模拟的影响,采用有限差分方法对Richards方程进行离散,并用MATLAB软件编程模拟层状夹砂土柱的薄层积水入渗过程。对差分网格中半节点参数的8种不同平均方式进行了数值模拟稳定性和精度的比较。结果表明:不同平均方式下湿润峰到达某一深度的时间与该处的土壤含水量增速呈负相关关系;间接算术平均和调和平均下的土壤含水率数值振荡较大;几何平均和三点平均2种方式下入渗率、累积入渗量和湿润锋误差相对较小。综合分析,几何平均和三点平均更适合层状夹砂土情况下薄层积水入渗过程的数值模拟。     

梯形振荡水翼水动力学特性的三维数值模拟研究

振荡水翼式潮流能采集系统一般通过二维水翼水动力学模型建立其关于俯仰与升沉方向两自由度的运动方程。但水翼三维模型与二维模型在诱导阻力计算上有着一定的差别,而诱导阻力又直接影响到系统的能量转化效率,因此有必要对振荡水翼三维的水动力学特性进行研究。本文根据叶素理论,以梯形翼作为三维水翼模型的代表,建立了梯形振荡翼的水动力学模型和运动方程。对该模型采用三维非结构网格和动网格技术进行数值模拟,着重探讨梯形比对其运动状态和能量转化效率的影响。结果表明:采用动网格模拟三维梯形振荡水翼的水动力学特性,得到的水翼运动状态与二维的相同;振荡水翼的诱导阻力会改变其稳定振荡频率和升沉运动幅值,直接影响了系统的能量采集效率;随着梯形比的降低,系统的能量转化效率先上升后降低,在梯形比为0.5时最大。本文的研究成果将有助于完善振荡水翼的结构设计方法。     

海水浮力发电机

大海是生命的摇篮。在我们面临能源枯竭的时代,大海能不能为我们排忧解难呢?当然!利用海水发电已经不再是梦想了。海浪是永恒的,取之不尽的,使一望无际的海洋,无尽的海浪,为我们做功发电,这方案或许可以代替当前濒临枯竭的煤和石油,无疑也是当前开发新能源的一条新思路。浮力本身是静止的,但海面的波浪是运动的,海面飘浮的浮筒随着波浪运动会也作垂直的上下运动。利用海水浮力发电就是在海面设置     

温室外形对压力系数分布影响的数值研究

风荷载是影响温室耐久性的重要指标,而温室的荷载能力会受到温室形状的影响。利用标准k-ε模型对高、低两种尺寸的几种不同外形温室流场和顶部压力系数分布进行了数值模拟。结果表明,半圆形顶部的平均压力系数Cp、湍流脉动动能k值和尾部回流区均最小;同时尺寸较高的温室的顶部与较低尺寸的相比,其压力系数的波动和k值变化更大,应给予更高的结构强度设计。     

渗灌土壤水分运动数值模拟软件设计方法研究

数值模拟是认识渗灌条件下土壤水分运动规律的重要方法之一,其可为渗灌工程的实施提供理论指导。为降低渗灌条件下土壤水分运动数值模拟研究的成本,在渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的设计方法上进行了探讨,分析了软件实现的功能,提出了一种渗灌条件下土壤水分运动数值模拟软件的开发模型,并采用面向对象的方法和迭代-增量式的开发过程实现了该软件。本软件能够应用于渗灌条件下土壤水分运动数值模拟,能够模拟土壤初始条件、灌水压力、渗灌管特性和计算区域边界条件对土壤水分运动的影响,能模拟渗灌条件下土壤水分的再分布过程。软件运行可靠、操作方便,具有一定的通用性。     

冷却塔混凝土粗糙度对平均风压系数的影响

采用CFD方法研究全尺寸双曲冷却塔表面混凝土粗糙度对风压系数的影响.在规范规定的粗糙度范围内，分别对表面混凝土光滑以及表面混凝土有不同粗糙度高度的冷却塔全尺寸模型进行了数值模拟.将不同工况下的风压系数计算值与以往文献的风洞试验和现场实测数据进行了比较.研究结果表明：冷却塔全尺寸CFD模拟虽然解决了雷诺数相似问题，但纯粹的光滑壁面冷却塔在CFD计算中得到的平均风压系数比实际值偏离较大；在冷却塔全尺寸CFD模拟中必须考虑实际冷却塔表面的粗糙度对其平均风压系数的影响.     

供能于胎压报警器的微型振动发电机研究（英文）

为了满足微小电子产品及微小型报警系统的自供电需求,避免电池更换和废弃引起的环境污染问题,基于压电效应的旋转能量回收装置的研究,又由于压电发电有着独特的异于其他发电方式的优点,其他很多国家都开始这方面的研究。压电发电已经作为一个新型的研究领域。该文利用压电振子作为能量转换的方法,从理论和试验2方面进行探讨和研究。结合胎压报警器的要求,对用于汽车检测的无源传感装置进行能量转换和存储方面的研究和分析,将转换的能量供给报警器,实现压电振子的智能化控制和利用。     

小型风光互补发电独立电源系统的优势及应用

风光互补发电独立电源系统是指脱离电网的独立发电装置,利用风力发电机将风能转换为电能,利用电池板将光能转换为电能,利用蓄电池储存能量并通过逆变装置输出,风能和光能发电互相补充,达到满足供电要求的独立电源系统。     

奶牛喷淋降温水滴形态特性的数值模拟

为研究奶牛喷淋降温过程中的水滴形态特性,以及水滴撞击壁面过程中的铺展系数与水滴喷淋速度和接触角之间的关系问题,采用CLSVOF数值模拟方法,对单个水滴与固体壁面撞击过程进行三维数值模拟。首先根据Yokoi的试验对本研究数值模型的准确性进行验证,然后根据本研究试验测试数据建立数值模型,同时结合韦伯数(We)、雷诺数(Re)及系数K对数值模型进行分析验证。研究了水滴粒径分别在0.5和0.8mm条件下:当速度分别以1、2和3m/s,平均接触角为120°时水滴撞击固体壁面时的形态变化;当接触角分别为90°、120°和140°,速度为1m/s时水滴撞击固体壁面时的形态变化。结果表明:随液滴直径和撞击速度的增加,液滴撞击壁面后主要有振荡、反弹、破碎和飞溅这4种典型运动形态;随着水滴速度的增大,水滴铺展速度加快,最大铺展直径与铺展系数增大;随着接触角增大,水滴最大铺展直径减小,最大铺展系数值减小。     

四重滚筒式牧草干燥机结构优化

采用计算流体动力(CFD)技术对四重滚筒干燥机内的流场进行数值模拟。根据模拟结果分析筒体结构对流场的影响,发现气流运动方向与壁面所成角度是影响气流速度的重要因素,对优化后的流场进行数值模拟并加以分析,在原有结构的基础上增加弧形过渡面。结果表明,优化后干燥机内气流流畅运动,涡流减少,改善了干燥机性能。     

分布式光伏发电特性与气象影响因子诊断分析

为了实现光伏电站并入电网后能够安全稳定运行以及农村电力系统发电计划的制定,光伏电站发电功率的准确预测是必不可少的。通过采集沈阳地区分布式光伏电站2014年10月至2016年9月发电功率与气象现场测试数据,利用Pearson相关性分析方法对光伏发电功率与同期气象影响因子进行了相关性分析:太阳辐射量、日照时数和日最高气温与光伏综合出力相关性最高,相关系数分别为0.902,0.782,0.364;在此基础上分析这3种气象因子在不同季节下与光伏发电功率的相关程度:夏季太阳辐射量和日照时数与发电功率相关程度最高,分别为0.972和0.641,秋季日最高气温与发电发电功率相关程度最高,相关性为0.382。在不同季节的基础上分析了不同天气类型下(晴、阴/多云、多云/晴、阴雨、多云、晴/霾和雪/多云)发电功率的扰动程度:不同季节、不同天气类型下日发电功率曲线均呈现正态分布,其中晴天发电功率扰动最小、阴雨天气发电功率扰动最大,晴天、多云、多云/晴、阴云、阴雨天的四季平均标准偏差分别为1.44,2.81,3.12,3.36,3.51,晴/霾和雪天的标准偏差均为1.91。将太阳辐射量、日照时数和日最高气温作为输入,建立不同季节不同天气类型发电功率多元线性回归模型,对2016年10月发电功率进行预测,试验结果表明:预测误差均小于20%,满足电网要求,发电功率的准确预测可以更好地实现农村电网的管理和调度。     

有效提高磁耦合无线电能传输距离的仿真实现

基于前期课题组研究的基础上,对四线圈无线电能传输函数和临界耦合系数进行电路理论和物理模型的仿真,提出减小模型中环与线圈的耦合系数(提高环与线圈的耦合距离),能够提高能量稳定高效传输的距离。使用这种方法,系统负载阻抗固定为50Ω,模型中环与线圈距离为22cm,稳定有效传输距离达1.48m,传输距离为0.1~1.8m,输能效率为76.1%~46.8%。     

基于风冷聚光太阳能温差发电装置热电耦合性能分析与试验

为改变小型日光温室常规供电方式,将太阳能聚光集热技术与温差发电技术结合,以太阳能作为热源,北方冬季气温为冷源,设计聚光集热太阳能温差发电装置。运用Trace Pro光学软件对装置模型光学仿真模拟。结果表明,该装置能达到聚光集热目的,集热板中心位置能流密度分布最高且均匀。建立热电耦合平衡方程,采用有限元分析方法对单PN结及热电模块参数模拟分析,得到温度场、电势场分布趋势图,输出功率及热电转换效率随温差变化曲线。搭建试验平台,分析风速对装置参数影响,测试全天发电性能及连续发电性能。结果表明,随风速增加,集热体温度从378.5 K下降到327 K,热端温度从360.4 K下降到302.5 K,冷端温度在风速大于4 m·s-1后变化较明显,从262.2 K下降到240 K;该装置试验期间瞬时最大输出功率为58.6 W,平均输出功率为56.7 W,6 h发电量为340.2 W·h,热电转换效率为1.1%~4.3%;连续试验10 d总发电时间52.01 h,共发电2.74k W·h,可满足小型育苗温室中育苗、照明及无线传感器用电需求。     

畦灌糙率系数的变异规律及其对灌水质量的影响?

摘要：【目的】糙率系数是地面灌溉设计和管理的基本参数之一。为了更好地进行地面灌溉系统的设计和管理,研究了畦灌糙率系数的变异规律,并分析了其对灌水效果的影响。【方法】在110m的畦田长度上,观测了水流推进过程及沿程各点的水深,采用曼宁公式的数值解法估算了26条畦田的田面糙率系数,分析了其变异规律,评价了糙率系数对灌水质量评价指标的影响。【结果】结果表明,裸地畦田的平均糙率系数在0.038左右,其变异程度为中等强度。对试验区域内各畦田灌水模拟结果显示,当采用平均糙率系数模拟灌水效果评价指标时,与采用各畦田实际糙率系数相比,灌水效率指标最大相对误差达6.48%,灌水均匀度最大相差66.67%。【结论】因此,在实际地面灌溉设计与管理中,糙率系数的这种差异性不可忽略。     

层状粘性土壤水分动态新模型的应用

根据Ｍｏｌｄｒｕｐ等提出的运动平均斜率模型,对重粘土,轻粘土,粉质粘土和壤土及前３种粘性土壤所松成的层状介质中的水分,在入渗条件下的运动进行了数值模拟。     

基于分布固定式光伏发电阵列MPPT的最佳倾角模拟分析

目的 分布固定式光伏发电是通过硅晶体电池将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电技术。方法 通过利用相关软件模拟分析,设计太阳能光伏发电系统的搭建、设备的连接和光伏电板的固定装置的倾角,对其输出的性能进行比较。结果 得出适用分布固定式光伏发电阵列MPPT的固定装置最佳倾角。结论 提出了以恒定负载固定式太阳电池阵列MPPT在冬季最优、夏季最优和全年最优接受到最大太阳辐射量所安放的最佳倾角模拟值。