叶片后加小翼垂直轴风力机气动特性数值模拟

为改善直线翼垂直轴风力机叶片周围流场特性,在叶片后部加设辅助小翼调整叶片尾流流场,利用数值模拟方法研究该风力机气动特性。以NACA0018翼型2叶片风力机为对象,辅助小翼与主叶片在同一在旋转圆周上,通过改变小翼与主叶片弦长比和安装角调整小翼与主叶片位置。结果表明,小翼尺度与安装位置对直线翼垂直轴风力机气动特性影响较大,在低尖速比时辅助小翼可改善叶片尾流流场,提高风力机气动特性,功率系数在尖速比从0到获得最大功率系数之前均较不带小翼风力机有不同程度提高,当辅助小翼弦长比为0.4,相对夹角为14°时,对主叶片周围流场改善效果最显著,风力机获得最大功率系数尖速比提前至2.2附近。     

国家自然科学基金青年科学基金项目《结冰对直线翼垂直轴风力机空气动力特性影响的研究》通过验收

<正>由李岩为项目主持人的青年科学基金项目《结冰对直线翼垂直轴风力机空气动力特性影响的研究》通过验收。以我国高寒地区的风能资源条件为对象,利用计算     

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。     

圆台型聚风罩对垂直轴风力机起动性的影响

为提高直线翼垂直轴风力机自起动性能,设计可安装在风轮上下两端圆台型聚风罩,收集更大面积来流提高来流风速。针对聚风罩高度、倾角及距风轮距离等主要结构参数作二次正交旋转组合设计,利用三维数值模拟方法计算不同聚风罩结构参数条件下风力机起动力矩,对比分析优化聚风罩结构参数,可有效提升风力机起动力矩。通过分析聚风罩与风轮间流场变化,揭示聚风罩对风力机起动力矩影响机理。     

对称翼型导叶的轴流泵数值模拟

针对农业灌溉中对轴流泵性能的要求,为了更深入的研究该轴流泵的性能特性,研究了NACA0006对称翼型导叶的轴流泵性能,利用计算流体动力学软件Fluent,采用RNG k-ε湍流模型和SIMPLEC算法对该轴流泵进行数值模拟。通过对其进行数值计算和对比分析表明,设计工况下的数据值不仅与Fluent软件模拟的数据值相对误差为1.9%,并且应用Fluent软件模拟计算得到泵的性能曲线与性能实验的结果吻合较好,证明了在轴流泵导叶设计中,NACA0006翼型不仅结构简单、适用性良好,而且取得了更高的效率。     

新型冷弯翼缘闭合组合受弯构件的力学性能

利用空翼缘梁的独特截面优势,以空翼缘梁及其适当变形后的翼缘多折线空翼缘梁为基础,将两种截面经过合理变形,并经两两组合电弧点焊形成两类新型截面形式——翼缘闭合组合截面DHF1、DHF2。采用非线性有限元方法,通过分析新型截面受弯构件的弯矩—曲率曲线、参数变化极限弯矩曲线和变形云图,全面考查了截面高度、截面宽度、板件厚度和闭合区高度比等参数对构件的变形模式、屈曲特征、极限弯矩、中点相对挠度等方面力学性能的影响规律。研究表明,新型截面构件的受压侧板件局部屈曲不易出现,从而抗弯能力和抗局部变形能力强,并且当闭合区高度比较大时构件的延性较好。冷弯翼缘闭合新型组合截面作为受弯构件具有较为优越的力学性能,可以深入试验研究并合理推广使用。     

预制装配式SRC柱-钢梁组合边节点受力性能分析

为探究预制装配式SRC柱-钢梁组合边节点在单调荷载作用下的力学性能,在此基于已有的试验结果,通过有限元软件ABAQUS建立该边节点在低周往复荷载作用下的数值模型。分析表明,有限元计算结果与试验结果具有较高的吻合度,所建模型有效且可靠;在此基础上,分析了节点核心区节点盖板悬臂段长度(l)、翼缘连接板厚度(t)和翼缘连接板焊缝长度(wl)对该新型节点受力和变形性能的影响规律,得到了不同影响因素作用下新型节点的破坏形态、荷载-位移曲线和关键路径上的应力分布规律。结果表明:增加节点盖板悬臂段长度能有效改善节点的破坏形态,但对提升节点的承载能力影响较小;增加翼缘连接板厚度有利于提高节点的承载能力和延性性能,承载力和延性分别提升30.3%和43.0%,但增加了节点核心区的剪切变形,不利于塑性铰外移;翼缘连接板的焊接长度可有效改善节点的破坏形态和延性性能,但焊缝长度为100 mm的节点承载力下降约为13.2%,建议焊缝长度取值110～130 mm。     

大型永磁直驱风力发电机变桨距控制的研究

随着风力机单机容量的不断增加,变桨矩控制起动、制动和输出均具有明显优势。特别在高于额定风速时,变桨距控制方式是一种行之有效的控制方法,能够使发电机的输出功率保持在额定功率附近。其控制原理是通过改变桨叶的角度而改变攻角,从而叶片的气动性能、发电机的电气性能及二者的协调特性均发生改变,限制了风力机在额定风速以上对风能的吸收。本文通过在Matlab/Simulink环境下仿真实验研究,当风速上下波动时,通过设计的滞环比较器使风机的变桨距系统性能得以平稳。并且就风速分布差异导致的风轮输出转矩脉动产生的桨距角脉动而影响电能质量做了详尽分析。结果表明,变桨距控制对风机的动态性能具有良好的改善效果。     

浙江省慈溪市2种卫矛属常绿灌木的叶片生长分析

[目的]为大叶黄杨与金边黄杨的培育与研究提供参考。[方法]以浙江省慈溪市内的卫矛属大叶黄杨及其变种金边黄杨为研究对象,分析了叶片长度和宽度、面积和生物量的生长规律,比较2种植物叶片在生长上的差异。[结果]2种植物的叶片有着相似的数量特征,大叶黄杨叶片长度为39．5±8．6cm,宽度为22．2±5．8cm,叶面积为635．1±274．6cm＾2,叶生物量为0．046±0．024g;金边黄杨叶片长度为37．2±8．6cm,宽度为18．8±4．4cm,叶面积为499．8±207．8cm^2,叶生物量为0．03±0．016g。大叶黄杨叶片的宽度与长度呈极显著直线函数关系,金边黄杨叶片则为极显著对数函数关系;二者的叶生物量与叶面积均呈极显著的幂函数关系,呈现异速生长规律。[结论]大叶黄杨和金边黄杨成株叶片在叶长、叶宽、叶面积及叶生物量等数量性状均具有较大的表型可塑性。     

方钢管混凝土柱-钢梁节点静力性能试验研究

通过对4个隔板贯穿式方钢管混凝土柱-钢梁连接节点试件的静力性能试验研究,揭示此类节点的受力机理和破坏形态,探讨梁端翼缘两侧的侧板、钢管柱的宽厚比以及隔板的外伸长度等因素对节点承载力和传力机理的影响.试验结果表明,该类节点具有受力明确,传力途径清晰的特点;宽厚比的改变对节点承载力的影响不大,但对于节点板剪应变的影响较大;梁端翼缘两侧增加侧板可以减缓隔板与梁相交的角隅处应力集中现象,使塑性铰出现梁上,远离脆弱的梁端焊接区,提高了节点的延性.     

Wind Tunnel Test and Numerical Computation on Ice Accretion on Blade Airfoil for Straight-bladed VAWT

To invest the condition of ice accretion on the blade used for straight-bladed vertical axis wind turbine （SB-VAWT）, wind tunnel tests were carried out on a blade with NACA0015 airfoil by using a small simple icing wind tunnel. Tests were carried out at some typical attack angles under different wind speeds and flow discharges of a water spray with wind. The icing shape and area on blade surface were recorded and measured, Then the numerical computation was carded out to calculate the lift and drag coefficients of the blade before and after ice accretion according to the experiment result, the effect of icing on the aerodynamic characteristics of blade were discussed.     

基于边界层分离控制的翼型优化设计方法

提出了不可压缩翼栅流动中最佳翼型的设计方法。将叶片间无黏流动和黏性流动的二维边界层设计统一到一般的最优化技术中，通过对翼型中线角度、厚度分布及叶片安装角的控制来避免边界层的分离。而在大负荷时促进边界层分离点向翼型后缘推进。另外，在控制边界层分离点的同时，极小化边界层形式参数。以NACA65－（08）10和NAC65－（12）10翼型作为原始翼型对该方法进行了应用和讨论，得到了满意的结果。     

风力机叶片模型气动载荷的仿真与实验

基于ANSYS软件的有限元法,对旋转中的1.5MW风力机叶片模型在不同风速下运行时,进行气动载荷分析及仿真模拟;用车载法对叶片模型在风速为5、7、9、11m/s时的剪应力进行测量,并进行了仿真结果与实验结果的分析研究.结果表明,叶片设计对叶片气动载荷特性有较大影响;同时仿真模拟结果与实验结果吻合良好,表明该方法能比较准确地反应实际叶片的受力情况.其结果为开展叶片气动载荷研究提供了可行的途径.     

垂直轴风力机直驱热泵压缩机匹配特性研究

风能供热是多风寒冷地区,减少雾霾有效途径之一。针对垂直轴风力机直驱热泵压缩机系统,分析300 W垂直轴风力机输出和开启式涡旋压缩机输入扭矩及功率特性,研究不同风速下垂直轴风力机与开启式涡旋压缩机特殊匹配特性。根据效率理论分析匹配特性,系统选型设计时垂直轴风力机输出功率应略高于压缩机所需输入功率,通过选择合理变速比,获得垂直轴风力机设计参数,实现系统按额定工况运行。为风能供热系统参数选型提供理论参考。     

不同切丝模式对烟丝结构及卷烟掉火头的影响

为卷烟制丝工艺优化提供参考,以纯叶丝品牌配方烟叶为原料,采用工厂实际生产加工方法研究不同切丝模式对烟丝结构和卷烟掉火头的影响。结果表明:1)不同切丝模式对各工序烟丝结构的影响显著,30mm和40mm错刃定长刀片切丝模式的烟丝长丝率下降,中短丝率升高,长烟丝与中短烟丝的均匀性得到改善。2)在3种定长刀片切丝模式中,30 mm和40 mm错刃定长刀片切丝的掉火头率分别为34.86%和17.67%,比平刀切丝的掉火头率(98.25%)下降63.39百分点和80.58百分点,卷烟的掉火头现象得到明显改善。3)切丝、烘丝、贮丝和过烟枪的烟丝结构与烟支掉火头率的相关性达极显著水平(P0.01),各工序长丝率与烟支的掉火头率呈极显著正相关(P0.01),相关系数分别为0.937、0.946、0.956和0.922,中丝率、短丝率和烟末率与烟支的掉火头率均呈极显著负相关(P0.01),并以烟末率与烟支掉火头率的相关系数最小,分别为-0.482、-0.701、-0.681和-0.680。降低长丝率和提高中短丝率可有效改善卷烟的掉火头现象。     

新型耐腐蚀保温板式烤房在烟叶烘烤中的应用效果研究

[目的]验证和鉴定新型耐腐蚀保温板式烤房的实用性.[方法]在四川泸州烟区开展新型耐腐蚀保温板式烤房在烟叶烘烤中的应用研究,并与普通燃煤烤房进行效果对比.[结果]研究表明,新型耐腐蚀保温板式烤房具有耐高温耐腐蚀、保温性能好、热能利用效率高的特点,烤房节能降耗、提质增效优势明显;与普通燃煤烤房比较,单次烘烤费用最低;新型耐腐蚀保温板式烤房可以节约能源资源消耗12.0％;每一炕节省烘烤费用67元,节省率10.2％;烤后烟叶上等烟比例较高,而低次等烟比例很低,烟叶外观质量最佳,农民销售收入增加9.7％;烤房耗煤量比较低,产生的粉尘和大气污染物排放量减少了20.0％.[结论]新型耐腐蚀保温板式烤房能达到设计要求,综合性能优越,增值节能效果十分明显.     

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。     

新型齿槽结构磨片的设计与实验

分析纤维分离磨片的作用机理,利用连续性方程及黏性流体运动微分方程,推导木材纤维原料沿齿槽二维流动的N-S方程;求解齿槽内纤维运动轨迹,得到纤维沿齿槽流动的运动规律。利用黏性流体流动能量损失计算公式分析齿槽内纤维运动能量损失,设定变化的齿刃侧倾角及齿槽宽度,从沿程损失及局部损失两方面降低纤维流动能量损失。基于纤维在齿槽内的流动规律及能量损失分析,设计具有扭转曲面齿槽结构的新型磨片,缓解周向齿区域加工强度,延长磨片使用寿命。采用新型磨片与普通磨片进行纤维解离实验,验证新型齿槽结构磨片设计的合理性;结果表明,新型齿槽结构可以明显改善纤维束堵塞齿槽的现象,新型齿槽结构磨片可以提高纤维的合格率约13%。     

4LZS-1.8型联合收割机脱分选系统性能正交

为解决传统横轴流联合收割机在水稻脱分选作业时存在的问题,4LZS-1.8型联合收割机采用差速脱粒滚筒和圆锥形清选风机等新型工作部件,以提升脱分选性能,其结构参数和工作参数有待通过试验来明确.由于田间试验的重复性差,以4LZS-1.8型联合收割机脱分选装置实际结构和尺寸为基础,自行研制了工作性能试验台.利用正交试验方法考察脱粒滚筒转速组合、脱粒滚筒长度比例组合、圆锥形风机叶片锥度等工作参数和结构参数对损失率、破碎率、含杂率、脱粒功耗等性能指标的影响程度.试验结果表明:在喂入量为2 kg/s时,影响4LZS-1.8型联合收割机脱分选工作性能的因素主次顺序为差速滚筒转速组合(B)、圆锥形风机叶片锥度(C)、差速滚筒高低速段长度比(A);最优方案为B=750/950 r/min、C=5°、A=2∶8(28型),对应性能指标为损失率1.28％、破碎率0.32％、含杂率0.48％,对应差速脱粒滚筒总功耗为16.66 kW,其中低速滚筒功耗占总功耗的74.73％,高速滚筒功耗占总功耗的25.27％.     

甘蔗切割器不同形状刀片切割力的仿真分析

为了改善甘蔗切割器刀片切割甘蔗的质量及提高刀片的使用寿命,本文对单圆盘甘蔗切割器上采用的3种形状刀片建立切割器仿真模型,运用ANSYS有限元分析软件对刀片模型进行切割力仿真试验研究.以刀片节点变形量和应力值为判别指标,对试验数据进行处理、数理统计分析,建立影响刀片工作性能的多因素(刀片刃角、切割长度、节点位置)数学模型,在相同切割力作用下定性和定量分析不同形状刀片在不同位置下的变形量和应力值,通过优化分析,得出较优的形状刀片及结构参数.结果表明弯形刀片形状优于梯形和矩形刀片,机械强度较好,结构参数优化为刀片刃角15°,切割长度75mm,该研究结论对甘蔗收获机械的研发有重要的指导意义.