风向变化速度对风力机功率及转速的影响

为了探索风向变化时风力机输出功率及转速的变化情况,以某S翼型三叶片水平轴风力机为研究对象,利用旋转平台模拟风向匀速变化过程,采用IEC61400中规定的极端风向角变化速度5°/s为上限,每间隔1°/s选取1个风向变化速度,即选取1,2,3,4和5°/s这5个风向变化速度,研究不同风向变化速度下风力机输出功率、转速的变化规律.结果表明:风力机在不同风向变化速度下其输出功率与转速总体都呈现波动下降趋势,同一风速下风向变化速度越大,下降速率越快,但在其风向变化过程中对应的下降幅值越小;在风向变化开始与结束时都存在迟滞现象,风向变化开始时风力机输出功率出现小幅度上升,并持续波动3 s左右后才会开始下降;风向变化结束后,风力机需要继续运行一段时间后输出功率与转速才会达到稳定值,风向变化速度越大,该迟滞时间越长,初始尖速比越大,最终稳定后数值越大.     

风力机叶片静载试验方案

基于风力发电机叶片工作承载状况,参考标准IEC 61400-23条款7.2,确定静力试验测试项目,拟定试验方案,用于测定叶片在静力试验载荷下的刚度和强度性能,考核其结构可靠性。     

3kW小型风力机叶片的分析

提出了一种风力机叶片的建模方法,通过有限元分析软件ANSYS对风力机叶片进行模态分析,得出叶片十阶模态频率信息图和振型的固有频率和变形图,并分析了叶片容易折断的部位和原因。设法避免叶片发生共振,减小叶片振动时的振幅,最终为解决叶片断裂问题打下基础。     

3 kW小型风力机叶片的分析

提出了一种风力机叶片的建模方法,通过有限元分析软件ANSYS对风力机叶片进行模态分析,得出叶片十阶模态频率信息图和振型的固有频率和变形图,并分析了叶片容易折断的部位和原因。设法避免叶片发生共振,减小叶片振动时的振幅,最终为解决叶片断裂问题打下基础。     

风力机风轮振动频率及应力特性试验研究

利用Pulse16.1结构振动分析系统,针对直径为1.4 m的小型水平轴风力机风轮进行静态固有振动频率和动态振动频率测试.研究发现:气动载荷对风轮二阶以下振动动频影响相对较小,且对一、二阶反对称振动动频的影响略大于对称振动动频;离心力对风轮二阶以下振动动频影响较显著,且对一、二阶对称振动动频的影响大于对反对称振动动频.此外,圆盘效应所引起的振动应力高于二阶以下其他振动应力,轴向窜动效应引起的振动应力介于一、二阶振动应力之间,这一结论与风轮静频测试中所获应力结果有很大的差异性,从而也考证了通过风轮静态测试间接分析其动态振动应力的方法并不适用.相关研究成果可为风力机在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤或断裂提供新的分析思路,同时为小型风力机风轮结构动力学性能的合理设计提供一定的理论支撑.     

风力发电机组风轮的叶片材料

介绍了风力机叶片的材料,分析了各种叶片材料的特点,介绍了国内外风力机叶片的发展概况及发展趋势,提出了我国的差距和未来发展的建议。通过对叶片材料的特性分析比较,可以发现叶片的发展趋势为重量更轻,使用寿命更长,造价更低廉。现在使用的风力机叶片大部分都是采用玻璃纤维增强材料。其它候选材料包括碳纤维增强塑料、混合复合材料、WindStrandTM增强材料等。随着风力机风轮直径的增大,叶片生产材料必然向着强度更大,抗疲劳特性更好的方向发展。在对造价更低、性能更为可靠的材料的追求之下,还会出现其他更加优异的材料。     

基于流固耦合的轴流泵叶片应力特性

为计算轴流泵叶片的应力及变形情况,在Workbench平台上,采用Ansys和CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行双向顺序流固耦合联合求解,其中流场计算基于RANS方程,采用RNG k-ε双方程湍流模型,结构计算采用弹性体结构动力学方程.对叶轮叶片在流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算,分析了流固耦合作用对轴流泵扬程和效率的影响.计算结果表明:在流固耦合作用下轴流泵叶片的最大位移发生在叶片进水边轮缘处,叶片出水边及根部位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶片的应力和变形均随轴流泵流量的增大而逐渐减小;与不考虑流固耦合作用相比,考虑流固耦合作用的数值计算得到的轴流泵扬程和效率均有所下降,但下降幅度较小.     

计算机视觉描述缺素番茄叶片颜色变化的研究

利用计算机视觉系统代替人眼对番茄缺素进行自动识别的方法，通过对缺素番茄叶片彩色图像的分析研究，利用图像处理技术中的颜色分析方法，分析缺N和正常叶片的特征量随着缺素时间的变化规律．提出用G体均值、H色调均值来定量描述缺N叶片随时间的变化。结果表明：利用计算机视觉能定量描述缺N叶片颜色随缺素时间的变化。     

风力发电机叶片动态载荷分析

阐述了风力发电机叶片动态栽荷的研究现状和存在的主要问题,研究了叶片的基本载荷并给出了相关计算公式。重点分析了叶片动态载荷引起的振动,并对其进行了模态分析。同时．叶片的屈曲分析、强度校核内容也进行了一定的探讨。风力发电机叶片动态载荷分析的结果,为叶片气动设计和结构设计奠定了理论基础。     

不同叶片厚度的不锈钢冲压井泵性能模拟与试验

结合冲压泵的工艺特点,针对100XQJ8-43/9型不锈钢冲压潜水井泵,进行了基于Fluent软件的数值模拟。为了提高数值模拟的精度,考虑用不同的网格数与不同级数模型,对不同叶片厚度的不锈钢冲压井泵进行了全流场数值模拟,分别从泵的外特性及内部流场分析了叶片厚度对泵整机性能的影响规律,得出:随着叶片厚度的增加,泵的最高效率点向小流量方向偏移,设计工况下的泵内部湍流损失逐渐递增。通过样机试制及试验,发现在设计工况下采用两级全流场的数值模拟值与试验值接近,误差在1%以内,验证了数值模拟计算的可行性。     

不同覆盖材料的荒地种植西瓜试验研究

针对压砂地随使用年限老化、失效及种植过程中不便于土壤翻耕问题,通过在土地上铺设不同覆盖材料种植西瓜,对种植过程中0~60 cm深土壤水分变化,作物光合速率、覆盖层下土壤表面温度变化以及作物产量与生理指标进行分析比较。结果表明,利用当地砂石并添加大比例粉煤灰制成的混凝土板材满足土地耕作强度要求,具有较好的经济性、耐久性、保温性及保水性能。这种铺设连续型板材材料覆盖下的西瓜产量接近传统压砂地,同时可有效减少砂土混合并便于压砂地轮作翻耕。此种板材铺设荒地种植西瓜为改善压砂地老化失效提出新的思路。     

基于时间序列的玉米叶片性状动态提取方法研究

玉米叶片性状对生长发育、遗传育种及功能基因解析研究具有重要意义,而传统的测量方式效率低、主观性强、测量性状少,已无法满足现代玉米研究的需求,为此提出一种基于时间序列的玉米叶片性状动态追踪技术。研究基于高通量作物表型平台,针对100份玉米品种资源,每间隔3 d获取8个玉米生长点图像;利用图像分割、叶片骨架提取等算法得到单片叶长、叶角度、叶弯曲度参数;基于叶片相对位置信息实现玉米叶片的动态追踪及标记。试验结果和人工测量值相比,叶长和叶夹角测量误差分别为0.92%和3.32%。叶片追踪可以得到叶片的动态变化过程,计算获取叶片长度的平均生长率及叶片弯曲度的变化分布。     

不同叶片数对离心泵流场诱导振动的影响

为了研究离心泵不同叶片数对振动的影响,在保证泵体和叶轮几何参数不变的情况下,将叶轮叶片数分别设计为6和7,从试验与数值计算2个方面就叶片数对离心泵流场诱导振动进行研究.采用RNG k-ε模型分别对2种叶片数的离心泵进行全流道稳态及非稳态数值模拟,分别获得2种叶片数离心泵的稳态速度、压力及非稳态压力脉动特性,对其进行对比分析,并试验测量了2种叶片数下模型泵机脚的振动信号,对振动信号数据进行了处理,从而验证数值计算结果的正确性及改变叶片数所产生的振动影响.结果表明：6叶片的叶轮及蜗室内各个监测点压力脉动较小,机脚振动在轴频下响应较小;叶片数为7时,轴频的二倍频与叶频的低倍频峰值变大,而叶频的高倍频幅值有所降低.结果对建立低振动低噪声离心泵水力设计方法具有重要的参考意义和指导作用.     

不同蒸散量下小叶女贞的叶片特性

为了定量研究绿化灌木蒸散量与叶片性状参数的关系,探索评价绿化灌木耗水效率的准则和指标,为绿化灌木节水灌溉制度的制定提供参考。以北方常见绿化灌林-小叶女贞(Ligustrum quihoui Carr)为试材,进行了盆栽试验。结果表明:随着蒸散量的增加,小叶女贞总叶面积、单叶面积、叶长和叶宽均呈先增加后减小的趋势,苗木刚移植第一年(2010年)的变化明显比移植后第二年的变化剧烈。2010年,土壤含水率保持在65%～100%(FC)时4项指标值最大;2011年在55%～100%(FC)时总叶面积最大,65%～75%(FC)时单叶面积、叶长和叶宽最大。2010年比叶面积和水分利用效率(WUE)随蒸散量的增加呈先增加后减小趋势,2011年均呈减小的趋势。叶片失水速率随蒸散量增大而减小,在24h后变化趋于平缓。     

不同保墒条件下土壤温度日变化效应研究

通过田间试验监测和分析,研究了不同保墒条件下土壤温度日变化,结果表明,一日内不同处理的0~15cm处地温均可拟合为时间的正弦函数,其相关系数大小分别为:CK>PAM处理>地膜覆盖>秸秆覆盖。研究确定了保墒灌溉条件下不同深度土壤温度的日表征时刻,分析了各表征时刻土壤温度沿深度变化的关系,发现任何处理的剖面土壤温度最大日变幅均有随土壤深度增加呈指数递减的趋势。研究结果显示,不同保墒条件下土壤温度日变化可以通过相同的方法进行预测。     

收获期谷子叶片摩擦特性的试验研究

为了探明谷子叶片的摩擦特性,降低其对谷子联合收获机割台损失的影响,采用自制摩擦测试装置,联合Instron5544型电子万能试验机,选定谷子张杂10号、晋谷21号和沁州黄等3个品种,分别测定了叶片之间及叶片与不同金属材料接触时的摩擦特性参数。分析了叶片不同方向(纵向和横向)、不同表面(上表面和下表面)、不同倒刺方向(顺纹和逆纹)及不同金属薄板(钢板、铝板、铁板)等因素对叶片摩擦特性的影响规律。试验结果表明:叶片与叶片摩擦时,张杂10号、晋谷21号、沁州黄的静摩擦因数和滑动摩擦因数值范围分别为0.3953~0.9 6 6 5/0.3 6 9 5~0.9 5 6 5、0.3 6 5 7~0.9 4 6 7/0.3 5 5 6~0.8 8 6 3、0.3 5 7 0~0.9 4 2 0/0.3 3 3 8~0.9 0 8 8;叶片的方向及倒刺方向两因素对其影响极显著(P<0.01),叶片在横向及逆着倒刺方向时,摩擦因数值较大。叶片与不同金属材料接触时,张杂10号、晋谷21号、沁州黄叶片与不同金属材料板接触时静摩擦因数值和滑动摩擦因数值范围分别为0.2800~0.5865/0.2546~0.4595、0.2625~0.6080/0.2265~0.4595、0.2805~0.4660/0.2676~0.4318;其与铁板的摩擦因数值最高,钢板与铝板次之且无显著差别。研究结果可为谷子收获机械的研制与设计提供一定的技术参数和理论依据。     

不同叶片后掠角度下轴流泵叶顶区空化流场与性能研究

为研究轴流泵叶片后掠对叶顶区空化流场及性能的影响,以南水北调工程TJ04-ZL-02编号叶轮缩放模型为原型叶轮,将叶片重心积迭线圆周后掠得到后掠20°和后掠40°叶轮。基于ANSYS CFX 软件对全流场进行数值模拟,对比分析原型叶轮与后掠叶轮流道内压力、空泡、流线分布的变化,并对不同空化条件下叶片后掠对叶顶区漩涡强度、涡量和速度场的影响进行分析。研究表明：后掠叶轮临界空化余量降低,后掠叶片吸力面空化面积及空泡体积分数均低于原型叶片。在空化工况下,叶片后掠减小吸力面侧低压区域,有效抑制叶顶区三角形空化云的发展。由于叶片后掠减小叶顶区压差,导致叶顶泄漏量减小,TLV核心区漩涡强度和涡量随后掠角度的增大而减小,随着空化程度加剧,TLV漩涡强度和涡量均变大,叶顶区流场更加复杂紊乱。     

不同应力状态下裂隙岩体水力劈裂试验研究

以水泥砂浆作为类岩石材料,采用水-固-热耦合试验系统、电液伺服万能试验机、动态数据采集分析系统以及自主设计研制的高压水密封装置分别进行了不同注入流量条件以及单轴压应力作用下裂隙岩体水力劈裂试验。研究结果表明:无轴向拉压作用下,注入流量越大,试样劈裂破坏历时越短,越容易发生劈裂破坏,且试样水力劈裂起裂水压与劈裂水压的比值Pini/PIc与注入流量呈线性关系;注入流量不变的情况下,垂直裂缝走向的轴向压应力对试样水力劈裂起抑制作用,平行裂缝走向的轴向压应力较小时(0.1~0.3 MPa)对砂浆试样水力劈裂起抑制作用,较大时(0.4~0.5 MPa)对砂浆试样水力劈裂起促进作用。     

变化环境下新疆沙湾县灌区地下水动态趋势及驱动因素

根据沙湾县地下水系统与外部环境的关系,结合灌区1998-2017年的地下水位平均埋深资料,采用Pearson、Kendall和Spearman秩次相关检验3种方法,分析了近20 a灌区变化环境的变化趋势及对地下水动态的影响;运用主成分回归分析法确定影响灌区地下水埋深变化的主要驱动因素。结果表明:近20 a来,灌区年均气温呈不显著增加趋势,降水呈不显著减少趋势,近10 a(2008-2017年)在a=0.01水平上地表水灌溉量呈显著减少趋势,灌溉面积、节水灌溉面积及地下水开采量均呈显著增加趋势;地下水动态变化的驱动因子为地下水开采、地表水灌溉、节水灌溉、灌溉面积、气温、降水,影响程度依次降低;人为活动对地下水动态起主导作用,其中以地下水为主要水源的节水灌溉面积的增加是造成地下水位下降的主要原因。研究区在实施退耕还林、机井封填的同时还需要通过调整农业结构,提高农灌效率,节水灌溉结合地表、地下水来实现地下水资源的可持续利用。     

玉米秸秆压缩变形与应力试验研究

实验用SAS对3个玉米品种的秸秆、压缩位置、含水率和轴向压缩方向(长轴和短轴)进行随机区组试验设计,测试样品的压应力。对4个因素进行0.05水平上的Duncan’s方差分析,得出影响压应力的主要因数是轴向压缩方向,显著率达0.036 1,决定系数达0.815 157;对轴向压缩方向直径(x)的一元多项式压应力(y)回归,得出模型:y=-3 247.52+528.43x-31.86x2+0.84x3-0.008x4,模型显著性检验概率0.038 1,决定系数达0.999 354。试验结果可为玉米机械化收获及其秸秆综合开发利用提供生物力学参考。