非对称空间外差光谱仪风场模拟探测实验研究

针对已搭建的非对称空间外差光谱仪开展地基风场模拟探测研究,验证该仪器进行中高层大气风场的探测精度水平.介绍了非对称空间外差光谱技术进行风场探测的基本原理以及研制的光谱仪基本性能参数,设计了风速模拟装置开展风场模拟探测实验,并对风速模拟过程中电机转速、安装机械角度、转盘半径测量值、光线入射角度等不确定因素进行了分析和计算,该装置模拟的理论风速误差不高于1.3%,能够满足风场模拟探测验证要求.利用该风速模拟装置并通过调节不同电机转速实验,获得了模拟风速在34.19~78.63m/s内的24组测量数据,模拟覆盖了中高层大气风速范围,对测量数据进行误差修正及风速反演处理,非对称空间外差光谱仪实测风速结果与理论模拟风速对比后得出了风速误差标准差3.28m/s的风速探测精度,有效验证了非对称空间外差光谱技术开展风场探测具有相位灵敏,精度高等特点.     

颗粒在湍流气流中运动的受力分析

本文把多脉冲激光全息术应用于实际的工业煤粉燃烧器的气-固两相流场的研究中,获得到如下重要结论:(1)在高剪切流区,Saffman力与粘性阻力相比,具有相同量级或高一个量级。(2)当颗粒与壁面相碰时,由于壁面的摩擦力,造成颗粒高速旋转(可达1800n/s)。之后,在气体粘性反力矩作用下,其转速随时间呈指数函数急剧下降。(3)当颗粒与壁面相碰之后的短时间内,Magnus力必须考虑,其后可以忽略。根据实验结果整理出颗粒碰壁关系式来表示在颗粒碰壁附近Saffman力和Magnus力的综合作用。     

Magnus力对球类空中运动的影响

Magnus效应描述了黏性流体中物体的旋转造成的附近区域流体流速不同，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直方向上产生一个横向Magnus力的现象.Magnus力是影响球体运动轨迹很重要的因素，在球类运动中往往是形成各种“曲线球”的原因.本文以足球和乒乓球为例，分析其受力情况，数值求解其运动方程，比较了不同角速度ω下球的运动轨迹和运动特征，系统研究了不同方向角速度ω产生的Magnus力对球体运动轨迹的影响，并据此分析了足球和乒乓球运动中几种技术动作的物理原理.     

风力发电实验仪

研制了风力发电实验仪,并利用该实验仪探究了风速、风机转速、发电机输出电动势之间关系,测量了风机的风能利用系数,展示了风力发电涉及的工程技术问题,即:在额定风速之下,采用追踪最佳叶尖速比的调节方法可最大限度利用风能;当风速超过额定风速,用变浆距调节方法可实现风力发电平稳输出.     

基于振动性能优化的风力机叶片设计

风轮是风力机最重要的部件之一,设计良好的风轮是风力机获得较高风能利用系数和较大经济效益的基础.本文应用Wilson气动理论设计了 100 W 水平轴风力机叶片,并兼顾振动性能对设计参数进行修正.对设计的风轮进行了模态实验和气动外特性实验,实验结果表明,所设计的风力机在低风速时基本能够达到设计的风能利用系数,并使得风力机在运行时避开转速共振区,延长风轮寿命,从而降低设计成本.     

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.     

风速对空气源热泵翅片管换热器结霜特性影响

针对风速对空气源热泵翅片管室外换热器结霜特性的影响进行了实验研究.实验结果表明,结霜量随风速的增加不是成线形增长,在风速为1.3m/s时结霜量最小.霜层厚度随着风速的增加反而减小,而翅片管换热器的最大换热量随着风速的增加而增加.     

基于一种改进的PSO算法在风力机叶片优化中的应用

建立了一种新的风力机风轮叶片的优化设计模型,在模型中考虑了风场风速在一年中的概率分布.采用给定风力机风轮直径和转速,且叶尖桨距角为零度时,使风力机在整个工作风速范围内和某一给定风速范围内风力机年平均输出功率同时最大为设计目标.并将一种改进的PSO优化算法LDW-PSO算法用于风力机叶片的优化设计.与已有的叶片相比,设计结果显示了其优越性,从而说明了该方法的可行性和实用性.     

不同风速下侧向散射激光雷达的回波信号分析

对不同风速条件下,CCD侧向散射激光雷达的回波信号进行了分析.根据Mie散射原理及侧向散射激光雷达工作原理,确定了大气气溶胶浓度与激光雷达侧向散射光强的相关性;进一步考虑气溶胶浓度与风速的关联,利用实验装置获取了激光雷达侧向散射光强与风速的关系,分析了不同风速条件下侧向散射激光雷达的回波信号.在轴流风机以及自然风两种条件下进行对比实验发现,当风速范围在1~4.5 m/s时,侧向散射光强随风速的增加而增加;当风速范围在4.5~6.0 m/s时,光强随风速的增加较少.对实验结果归一化处理,得到风速范围在1~4.5 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强在轴流风机及自然风的实验条件下分别增加了3.7%和3.9%;风速范围在4.5~6.0 m/s时,风速每增加1 m/s,侧向散射光强分别减少了3.1%和3.8%,在自然风况的各个风向上都基本符合这一变化趋势.     

基于估计的风力机最大功率跟踪控制

在额定风速以下,变速恒频风力发电机组应采用可靠控制策略,保证最大风功率跟踪;在不估计风速的情况下,提出一种风力机最大功率跟踪方法;首先,利用状态观测器和非线性扩展卡尔曼滤波,估计风力机最佳转速,采用PI控制器给出风力机转矩估值;其次,以风力机转矩、转速估值为输入,采用风力机转矩前馈控制,在计算风力机最优转速后,给出发电机转矩控制量,从而实现低风速时的最大功率跟踪;在Matlab/Simulink软件上搭建了仿真平台,仿真验证了估计的有效性和控制的正确性。     

间隙和转速对轴流压气机非定常叶顶泄漏流周向传播特性影响的实验研究

针对一台低速单转子轴流压气机,对不同间隙和转速下非定常叶顶泄漏流诱导的压力波的周向传播特性进行了实验研究。通过机匣壁面上沿叶片弦向和周向分布的动态压力传感器,测量压气机转子叶顶区域流场的压力信号;借助功率谱密度、滤波、空间傅里叶变换等方法,分析了非定常波动的频率特性、传播速度和周向模态数的变化。结果表明,小间隙时叶顶泄漏流波动强度减弱;转速不变时减小间隙或间隙不变时提高转速,都将使得相同流量系数时叶顶泄漏流的波动频率增大。对各间隙和转速组合,随压气机节流,传播速度增大,周向模态数减少.转速不变时减小间隙,将使得相同流量系数时的传播速度和模态数增大;对同一间隙的相同流量系数,转速改变对模态数和传播速度无明显影响。     

考虑Magnus力的高尔夫球射程

对实际中有旋转的高尔夫球运动进行了分析.通过数值计算表明,粗糙球比光滑球飞得远.球的自转会产生Magnus力,对射程有显著的影响,但球的旋转并非越快越好.     

超临界压力正癸烷旋转通道内对流换热实验研究

本文对超临界压力正癸烷在旋转圆管内的对流换热开展了实验研究,获得了转速和热流密度对换热的影响规律。结果表明离心段和向心段对流换热均随着转速的升高而增强,离心段后缘面换热优于前缘面,而向心段则相反。低转速时,重力浮升力与离心浮升力大小相近,使换热发生恶化,随转速增加,重力浮升力可以忽略,换热增强。     

不同空化条件下凝水泵内压力脉动特征

对一台凝水泵进行压力脉动实验研究。该凝水泵的叶轮由5长5短叶片组成,叶轮上下游分别设置导流栅和径向导叶。结果表明,该泵的临界汽蚀余量小于1m。低转速条件下,泵的总体压力脉动较高转速条件下低,但同流量下,泵的空化性能较高转速时差。随着泵进口压力的降低,叶频和1/2叶频对应的压力脉动幅值呈现下降趋势,并于空化临界点附近剧增。而小流量工况下,随着空化的发展,叶频被抑制,同时1/2叶频对应的压力脉动幅值呈现不规则变化。     

矢量风速仪的设计

为了解决机械式风速仪对方向测量的局限性,使用了单向叶轮传感器的矢量三维风速仪,风速传感器采用叶轮带动空心杯电机的结构,通过单片机对三维组合单向速传感器进行采集和风速矢量合成,实现了对风的大小和方向的测量.实验结果表明:该设计在对风速矢量的二维测量上,风速大小和方向的测量均具有很高的可靠性;在对风速矢量的三维测量上,风速大小的测量值也比较精确,风速方向的测量值误差比较小.     

盘管表面喷雾冷却传热传质特性实验研究

针对盘管表面喷雾冷却,通过实验方法研究迎面风速、喷嘴进水流量及辅助空气压力对系统传热传质的影响。研究表明,随着迎面风速的增加,系统的传热传质系数逐渐增大,当风速达到1.5 m/s时,部分液滴未能与盘管进行换热就被排出系统,使有效液滴数量降低,传质系数增长速度减慢;随着喷嘴进口水流量的增加,系统的传热传质系数增加,但流量过大会在盘管表明生成较厚液膜形成热阻,使传热传质能力下降;随着辅助空气压力的增大,系统传热传质系数增大,但进水流量一定时,压力过大会使得喷雾流量下降,传热传质增长速率下降。     

高速抛光中工艺因素与抛光速率的关系

本文总结了采用球面零件作为试件,在高速抛光机床上进行抛光液浓度、酸碱度、抛光液温度、流量、机床转速和抛光压力等工艺因素与抛光速率之间的关系的实验。     

进气畸变对压气机稳定性的影响

在低速大尺寸单级压气机实验器上,实验研究了动态进气畸变对压气机稳定边界的影响。并采取在静子叶片表面埋入微型压力传感器的方法,分析了压气机流场的动态压力特性。实验结果表明,动态总压畸变的旋转频率和旋转方向对压气机稳定性有很大的影响,当畸变相对转速n在0~+0．5之间时,压气机失速推迟;分析动态压力的频谱特性后知道,在压气机失速前一般存在与失速相关的压力扰动,动态总压畸变影响这种压力扰动,从而影响压气机的不稳定流动状态。     

部分填充水平旋转圆柱筒内涂层流动的实验研究

通过改变液体的动力黏度、填充体积分数(液体体积与圆柱筒容积之比)、圆柱筒转速等实验参数,对部分填充了粘性液体的圆柱筒在绕其水平对称轴旋转时,圆柱筒内液体自由表面出现的各种现象进行了实验探究和初步定性解释.并作出了当固定液体黏度时转速与填充体积分数的实验相图和固定填充体积分数时转速与黏度的实验相图.     

进口压力对涡轮阻尼器性能影响计算分析和实验研究

为了研究进口压力对涡轮阻尼器性能的影响,采用CFD数值计算和实验验证的方法,分析了不同进口压力对转子阻尼系数及内流场的影响,结果表明:空化是涡轮阻尼器阻尼系数的重要影响因素,进口压力是涡轮阻尼器腔内是否产生空化的关键因素.在特定运行转速下,当进口压力值低于某一临界空化压力时,涡轮阻尼器腔内会产生空化,且随着进口压力的增大,空化程度逐渐减弱,阻尼系数逐步增大;当进口压力大于某一临界空化压力时,腔内不会产生空化,阻尼系数达到最大值并保持不变。