叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟

本文采用一种分区算法求解二维Navier-Stokes方程,对叶轮机械多级叶片排内的非定常流场干涉进行数值模拟。在探讨分区计算对于复杂通道内流场和动静叶列非定常干涉作用数值计算的必要性和重要性之后,针对某蒸汽轮机跨音速叶片组进行了数值分析,得到了典型的动静叶间非定常干涉流动图谱、作用于叶片的非定常气动力及其频谱特征。计算结果表明。本文提出的计算方法是合理有效的,为今后进行大规模动静叶非定常气动计算和基于非定常数值模拟的工程设计提供了可靠的依据和有用的工具。     

基于非线性升力面方法的风力机尾迹数值模拟

基于非线性升力面方法,结合自由尾迹模型与黏性涡核模型,建立了轴向风和偏航风条件下的水平轴风力机气动载荷和尾迹的数值模拟方法。对具有丰富实验数据的NRELPhase VI风力机和TU Delft风力机进行了数值模拟,将叶片气动力以及尾迹场模拟结果与实验数据进行了对比分析。结果表明,计算方法可以较好地模拟风力机在轴向风与偏航风条件下的叶片气动力和尾迹,是一种具有较高工程精度和计算能力的数值模拟方法。     

汽轮机叶片材料抗固粒冲蚀磨损能力的试验研究

利用多种测试技术和试验方法解决了模拟超常气固两相流动过程中的一些特殊问题,较系统地进行了常温到610℃、粒子冲击速度从220 m/s到450 m/s及冲击角从15°到90°条件下氧化铁粒子对两种汽轮机叶片材料抗固粒冲蚀磨损能力的对比性试验研究.研究发现两种叶片材料都呈现出塑性材料的冲蚀特性,最大冲蚀率发生在冲击角约25°和20°处;两种叶片材料冲蚀率的速度指数为2.8～3.0和2.25～2.55,且随温度的变化特性相反.     

基于面元法的水平轴风力机数值模拟

使用基于速度面元法的势流数值模拟方法,以NREL PhaseⅥ为例进行了叶片气动载荷和风轮近尾流场的数值模拟。将势流数值模拟、叶素动量理论和计算流体力学CFD方法的计算结果与实验数据进行了对比分析。结果表明使用速度面元法计算风轮绕流场具有较高的计算精度和求解效率,为大规模风力机群的流场计算和出力预报提供支撑。     

处于部分进汽时动叶片排内非定常流动现象的数值研究

本文在简要回顾了迄今为止对于工作在部分进汽状态下叶片特性的实验和理论研究结果之后,采用作者发展的多通道三维叶片非定常计算程序,对处于部分进汽时动叶片排内的三维流动进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析。     

不同吹风比下平面叶栅气膜冷却数值模拟

本文对具有多排冷却孔的某叶栅进行了气膜冷却数值模拟,计算了三种湍流模型在不同吹风比下叶片表面的气膜冷却效率。将数值计算结果与采用压力敏感漆实验技术测量的叶片表面气膜冷却效率分布进行了对比,比较了不同湍流模型的预测准确性,并验证了数值计算对平面叶栅气膜冷却定性预测的可行性。     

大型风电叶片的模态测试与数值模拟

近年来,风电机组越来越向大型化方向发展,叶片长度迅速增大,这使得风电叶片的动态响应研究越来越重要.本文利用对某MW级风电叶片进行了全尺寸模态试验的研究.之后针对大型风电叶片的特点,利用有限元方法对叶片的模态进行了数值模拟.通过对计算和试验结果的比较,验证了计算方法的可靠性.     

NREL PhaseⅥ叶片气动性能数值分析

本文采用CFD软件包FINE~(TM)/Turbo,以两叶片NREL Phase Ⅵ风力机的风轮为对象,进行风轮三维绕流的定常黏性数值分析研究.详细对比了计算结果与实验数据,包括功率、叶片展向五个截面压力系数分布及沿展向载荷系数分布,并分析了三维黏性流场流动细节.结果显示在大部分风速条件下数值模拟可以很好地预估风力机气动性能,在所有计算风速条件下均能够较好地模拟叶片表面的压力分布和展向载荷分布.在失速条件下对根部大分离区的模拟有偏差.     

相位延迟法在双排涡轮三维非定常流动数值模拟中的应用

非定常性是叶轮机械内流动的本质属性,本文采用相位延迟法,实现了双排叶片、各排叶片通道宽度不相等的叶轮机械非定常流动三维数值模拟,控制方程为Navier-Stokes方程,湍流模型采用Baldwin-Lomax模型。计算结果表明,该方法使用单通道来模拟叶片通道不相等的叶轮机械非定常流动,具有计算经济,模拟准确的特点。     

带突扩段有叶扩压器的设计与分析

本文针对离心压气机采用突扩转接段后的设计问题,初步探讨了其内部流动规律,进行了型线的优化设计。首先进行的子午面计算,确定了扩压器的型线,然后对无叶扩压器作了三维数值模拟,保证了叶片进口参数的平滑均匀。最后完成了带叶扩压器的三维计算。数值计算结果表明,出口马赫数、总压恢复系数和出气角均达到了设计要求。设计的完成为复杂扩压系统的设计与数值模拟打下了良好基础。     

国产优化300／600MW汽轮机通流部分气动设计 第二部分：叶栅优化与完善化设计

本文介绍叶栅优化与完善化设计方法。针对３００／６００ＭＷ汽轮机高、中、低缸叶栅不同的气动和几何特点，运用Ｓ１流面正、反问题和杂交问题程序，对叶栅进行优化或完善化设计。试验研究和工程实践表明这套设计方法是成功的。     

汽轮机次、末两级弯扭静叶的工程设计与实验研究

本文的主要目的是讨论弯扭叶片在大功率汽轮机低压缸末级和次东级的工程应用问题。具有弯扭叶片的通流设计方法采用基于求解欧拉方程的Ｓ２流面正问题计算，静叶栅的实验是在环形叶栅实验风洞上进行的，通过对计算结果和实验结果的分析，本文讨论了弯扭叶片在次、末两级中对改善流场的作用。     

海上风电叶片智能控制实验系统研制及控制效果分析

随着风力机大型化发展,叶片尾缘襟翼控制技术,作为叶片流场主动控制的一种有效手段,能够有效、快速、灵活地降低叶片载荷,提高风力机,特别是大型风力机的可靠性、经济性,该技术受到国内外的广泛关注。为深入了解叶片襟翼实际作用效果及降载机制,在大量数值仿真计算工作基础上,需进一步开展带有襟翼控制的模型风力机风洞实验工作。本文在相似准则基础上,引入叶片展向环量、Polar线相似条件,对NREL 5 MW风力机叶片按1:105进行缩比设计,采用伺服电机驱动襟翼的结构方案对叶片参数进行修正,并根据BEM理论优化带有襟翼叶片的气动性能,最终确定带有襟翼控制的风力机叶片设计方案。最后利用气弹耦合仿真计算平台对带有襟翼控制的模型风力机进行性能计算,确定理想实验工况点及对应的降载效果。本文所开展的工作不仅能够为叶片缩比设计提供新思路,更有意义的是为襟翼控制系统在叶片中的实现提供有效借鉴。     

燃气轮机机理建模与性能监测

燃气轮机电厂是电网调峰和分布式能源系统中的重要组成部分,其安全稳定运行和快速响应对燃气轮机性能要求较高,因此对燃气轮机进行性能监测有着重要意义。本文采用了模块化机理建模的方法,基于MATLAB平台,建立了简单循环单轴燃气轮机数学模型,并以某典型9E燃气轮机的实际运行数据进行了模型验证,结果表明本文所建模型可以较准确地反映燃气轮机性能。此外,本文所建数学模型具有一定的普适性,通过输入不同的设计参数,可以用于不同等级、不同型号燃气轮机的性能研究。     

Numerical simulation and experimental validation of ultrasonic de-icing system for wind turbine blade

It is widely accepted that wind energy is clean and renewable. However, icing on the blade surfaces of wind turbines is a serious problem in cold regions, which greatly affects its performance. Therefore, it is important to prevent ice accumulation on the surface of wind turbine blade and remove it whenever necessary. In this paper, a new non-thermal method–ultrasonic de-icing for wind turbine blade is proposed. Firstly, baced on the theory of ultrasonic de-icing, the harmonic analysis of the structure of the composite plate-ice layered system is investigated using the finite element method. The simulation results showed that ultrasonic de-icing method is feasible for wind turbine blade de-icing purposes. Secondly, the de-icing experiment of wind turbine blades using piezoelectric actuators is carried out in the freezer at a temperature of −15 °C, results showed that the ice layer can be debonded from the surface of wind turbine blade by the commonly used piezoelectric transducers made by PZT-5. The optimal frequency of ultrasonic de-icing of wind turbine blade is also given; finally, the installation way of ultrasonic transducers on the inner surface of wind turbine blade is given.     

5MW大型风力机气动特性计算及分析

分别采用BEM和CFD方法对NREL 5 MW风力机的气动特性进行计算,通过分析不同风速下各气动参数的变化规律,揭示了大型变速变桨风力机的功率特性和载荷特性。两种计算结果的详细对比和分析表明,高风速时由于雷诺数大幅增加,BEM方法计算的功率和载荷偏大,在采用BEM方法进行大型风力机的气动设计和校核时,应当考虑雷诺数的影响。同时,失速延迟修正和叶尖损失修正模型在高风速时有较大误差,有必要深入验证传统的修正模型在大型风力机上的适用性。     

主导因素法在燃气轮机建模中的应用

燃气轮机具有效率高、排放低、启停迅速、能量密度高等优势,在我国能源结构改善中起重要作用,天然气的大规模利用也为我国燃机技术的应用提供了机遇。而燃气轮机集成度高,高温部件工作环境恶劣,使得电站燃气轮机测点少,可获取现场运行数据有限。本文采用了主导因素法,基于MATLAB平台,建立了简单循环单轴燃气轮机数学模型,并以某典型M701F燃气轮机的现场运行数据进行了模型验证,结果表明本文所建模型可以较准确地反映燃气轮机性能。     

国产优化300／600MW汽轮机通流部分气动设计──第一部分：设计体系与通流设计特点

本文介绍了用于大功率汽轮机通流部分气动设计的准三维／全三维设计体系。使用该设计体系把复合倾斜叶片、可控涡流型等先进的汽轮机气动设计思想，成功地应用到了３００／６００ＭＷ汽轮机的改型设计中，以期较大程度地改进机组的热力性能。     

Core noise from gas turbine exhausts

There is abundant evidence to show that the exhaust noise from gas turbines contains components which exceed the jet mixing noise at low jet velocities. This paper describes results of a theory developed to calculate the acoustic power produced by temperature fluctuations from the combustor entering the turbine. With the turbine Mach numbers and flow directions at blade mid-height, and a typical value for the fluctuation in temperature, as parameters it has been possible to predict the acoustic power due to this mechanism for three different engines. In all three cases the agreement with measurements of acoustic power at low jet velocities is very good. Similarly, based on a measured spectrum of the temperature fluctuation, the prediction of the acoustic power spectrum agrees quite well with that measured.     

开缝式风力机静态失速特性的研究

本文通过数值模拟的方法,研究了三种开缝方案对风力机静态失速特性的影响,模拟结果表明,开缝式风力机静态失速特性较为平坦,风力机开缝对静态失速进行控制的方法是可行的,由下风面到上风面开缝的方案在多冲角工况下有较好的静态失速特性.开缝结构的吸气口具有堵塞效应,排气口的排气会明显干涉来流的流动,因此开缝方向和开缝口处的形状对开缝效果的影响显著.