H型风力机新型变桨方案数值模拟

针对H型风力机叶片旋转至0°和180°方位角时攻角为0,力矩系数为负值且其附近较大区域也为负值或较小,由此对风力机整体气动性能产生较大负面影响这一问题,提出以改善小攻角区域性能为目标的新型变桨方案,在叶尖速比为4.5时设计桨距角变化曲线改变整机气动性能.采用动网格技术模拟叶片旋转,RNG k-ε模型模拟湍流影响,应用Fluent软件对变桨和定桨风力机进行数值模拟和分析比较.计算结果得出,变桨之后H型风力机叶片扭矩明显增大,最高提升幅度达14%;上盘面,30°~80°方位角叶片扭矩提升幅度较大;下盘面,除270°附近方位角处扭矩无明显变化外,其他方位角叶片扭矩均有较为明显的提升.变桨后风力机内流场变化也较为明显,流场内速度差异较大,内流场的低速区面积变大.从涡量云图也可得到变桨能有效地减小了叶片进入尾流区的概率,降低了尾流对整体风力机性能的影响.     

大型轴流泵装置模型试验的压力脉动

为了研究轴流泵内部压力脉动在不同叶片安放角度和扬程下的变化规律及特性,结合南水北调某新建泵站,采用物理模型试验方法,在叶轮进口、叶轮出口和出水流道壁面上布置了3个压力脉动测点,通过改变模型泵的扬程进行试验,采集了转轮模型叶片安放角为±4°及0°的压力脉动信号,并进行了幅值和频谱分析．结果表明,叶轮进口处比叶轮出口处压力脉动大;随着叶片安放角度的增大,3个测点的压力脉动均有所增加,但在叶轮进口和叶轮出口,增加幅度不大。在小扬程工况下,压力脉动的频率值仍以叶片通过频率为主;在高扬程工况下,低于1倍叶片通过频率的低频脉动会随着流量的减小,幅值越来越大,并占据主导地位．     

基于环境源项法的SSTγ-Reθt转捩模型修正

边界层转捩的准确预测对于提高轴流泵内部流动计算精度具有重要意义。以轴流泵叶片的简化模型——水翼为研究对象,探索了SST γ-Re_θt转捩模型在不同雷诺数下的适用性。研究发现,在低雷诺数条件(Re_L小于1.6×10⁶)下,SST γ-Re_θt转捩模型的预测精度与试验值较为接近;在高雷诺数条件下,随着雷诺数的增大,SST γ-Re_θt转捩模型预测的边界层转捩位置相较试验值逐渐靠前,说明SST γ-Re_θt转捩模型对高雷诺数水翼边界层转捩发生的判断效果不佳。基于此,针对SST γ-Re_θt模型中输运方程采用环境源项法进行修正,引入环境湍动能和环境湍流比耗散率参数,建立了湍流比耗散率与雷诺数的关系,得到SST γ-Re_θt转捩修正模型。在Donaldson修型尾缘水翼和NACA0016水翼高雷诺数流动中验证表明,修正模型提高了水翼边界层转捩位置及其它流场参数预测的准确性。     

"酒桌文化"的地域差异

我国博大精深的饮食文化中,酒文化无疑占据了极重要的份额.酒文化的精髓并不全在酒本身的品质和渊源,更在于它与主体间亲密接触,也就是"酒桌文化".而由于地域不同,"酒桌文化"也各有特点.     

低扬程大流量泵装置马鞍区的流动特性

运用数值模拟与模型试验相结合的方法,采用计算流体动力学软件Fluent,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-ε湍流模型,SIMPLEC方法求解,对轴流泵模型装置20%～130%额定流量工况点的外特性进行了数值模拟,并将计算结果与模型试验结果进行对比.通过对设计工况和小流量马鞍区工况下CFD流态图样的对比分析,对马鞍区的流动特性进行了研究.结果表明：在50%～65%设计流量区域存在轴流泵的运行不稳定马鞍区;小流量工况下泵室内转轮进出口均存在大范围的回流和旋涡,激烈的能量交换是轴流泵出现不稳定区、装置无法稳定运行的主要原因;数值模拟与模型试验结果吻合较好,整体误差不超过5%,由此证明了数值模拟的有效性和准确性.     

垂直轴风力机塔柱结构的分析及优化

为了避免风力机系统的共振而导致的系统损坏和噪声污染,通过系统动力特性分析和动力学响应计算分析,得到了风力机塔柱的低阶固有频率和谐响应的数据,以及风轮和塔柱之间的动态关系与整个系统的动态特性,为结构动态设计以及优化提供科学依据.首先确定对风力机塔柱系统结构动态性能影响最大的模态频率,提取该阶模态频率作为动态优化的目标,最后分析塔柱结构与风轮之间的动态干扰.结果表明：原设计在风轮以设计额定转速160 r/min运行时,其产生的简谐荷载对风力机塔柱具有十分严重的破坏性,通过增加主轴钢管的壁厚并提高其刚度等优化工作,经计算证明,在激振力不变的情况下,第一阶固有频率得到提高,塔柱的各阶固有频率下的最大位移大幅减小,优化效果明显,达到结构动力设计的目的.     

大型可逆式贯流泵的汽蚀检测及原因探析

通过对江苏省淮安三站可逆式贯流泵现场测试，分析了大型可逆式贯流泵的汽蚀原因．研究表明，水泵叶片表面汽蚀主要是分布在叶片出口边和进口边工作表面上，每个叶片汽蚀程度不同，但叶片出口边（相对水泵工况）汽蚀均比进口边严重；转轮室的汽蚀比较轻微，水泵叶片汽蚀程度为Ⅲ～Ⅳ级范围．产生的原因是设计时主要考虑保证水泵运行较优，难以保证水轮机在较高水头下运行，即较优工况下运行，因此在水轮机工况下，其汽蚀难以避免．     

平原泵闸工程消力池CFD水力优化

在分析了表示泵站过水流道断面流速分布均匀性公式不足的基础上,结合河道过流特点,建立了断面有效过流面积率和过流均匀度两个表示过流断面水流流态的公式,并以此作为优化目标函数,利用三维稳态数值模拟方法对某单侧布置的泵闸合建工程消力池和导流翼墙进行了水力优化,经模型试验验证了数模结论的正确性.针对工程的具体情况,得出的结论是：过度增加消力池长度对消能效果产生负作用,可以采取消力池内设置辅助消能工,缩短消力池翼墙的措施改善消能效果;对河床采取抛石防护措施,解决海漫段末端最大水流速大于河床抗冲流速的问题.     

适用于高扬程的贯流泵设计及试验

贯流泵具有装置效率高、结构紧凑、平面尺寸小、水力性能好等特点。本研究运用CFD数值模拟方法,设计适用于7~10 m高扬程的定桨式灯泡贯流泵,并重点针对叶轮进行优化设计。分析对比了不同方案的泵装置外特性、叶片静压分布等。最后结合模型试验验证高扬程贯流泵数值模拟优化设计的可靠性。从而得出结论,所设计的最优贯流泵设计扬程为8.22 m,装置效率为83.45%,叶轮效率为91.46%,高效区范围较广。模型试验最高效率点为83.22%,设计扬程下效率为81.98%,误差范围较小。可表明数值模拟对贯流泵的性能预测精度较高,同时验证优化设计的有效性。     

大中型泵站机组三维检修仿真培训系统开发

为实现泵站机组检修过程的三维可视化、加强对安装检修人员的技术指导和培训,依托江苏泰州引江河高港泵站,运用3ds Max软件对泵站厂房和机组进行分块建模,再结合VS2010,osg,QT,Premiere等软件,利用三维动画技术、虚拟装配技术、三维交互技术和虚拟现实技术,研发了大中型泵站机组检修过程的三维仿真培训系统,创建了机组检修模型库,实现了机组检修过程的多媒体演示功能、模拟训练功能和技能鉴定等功能,打造了大中型泵站机组拆装操作的全新仿真演练平台.该系统不仅提供了真实感强的三维演示动画,展现了灵活、准确的交互漫游环境,并且可以对学员的技能进行系统的鉴定,强化培训效果.该系统有效地解决了泵站检修人员培训的难题,为泵站的标准化检修提供了参考.