转捩点预测对风力机翼型气动性能分析的影响

分别用带转捩模型的边界层耦合计算方法和基于RANS方程的通用CFD方法对风力机常用翼型S809进行了气动分析.通过自由转捩、强制转捩和全湍流模式的比较,着重阐述边界层转捩点预测对风力机翼型气动性能计算分析的影响.     

不确定湍流对低雷诺数风力机翼型气动特性影响研究

为分析并量化不确定湍流对低雷诺数风力机翼型气动性能的影响,以风力机翼型S809为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和修正转捩Transition SST模型,分析湍流强度对低雷诺数翼型升阻气动特性、层流分离和失速分离的影响规律,并量化随机湍流不确定性对翼型气动性能的影响。结果表明,湍流强度由0.2%增大至25%,翼型最大升阻比降低51.8%,湍流作用下层流分离泡消失,失速分离延迟;湍流强度标准差由10%增加至35%,翼型升阻比标准差最大增幅为14.43%。     

转捩对S809翼型气动特性影响的数值模拟

以S809翼型为例分析了转捩对水平轴风力机翼型气动特性的影响.首先采用多种湍流模型对S809翼型开展了全湍流数值模拟,观察了忽略转捩条件下的翼型升阻力特性,然后开展了考虑转捩的数值模拟,分析了转捩对翼型升阻力特性和尾缘分离的影响.结果表明,在附着流动状态下,数值模拟中忽略转捩会导致翼型升力系数被低估约10％,阻力系数则被成倍高估;转捩对翼型尾缘分离也有一定影响,转捩点越靠近前缘,尾缘附近附面层速度型的饱满程度降低,抵抗逆压梯度的能力减弱,尾缘分离越容易发生.     

平底后缘风力机翼型的优化设计

应用基于代理模型的优化方法对35%相对厚度、后缘安装隔板的平底后缘风力机翼型进行优化设计。基于雷诺平均Navier-Stokes方程,采用耦合γ-_(eθ)转捩模型的SST k-ω湍流模型,对平底后缘翼型绕流进行数值模拟得到翼型的气动性能。以翼型在大迎角下的升力系数和截面惯性矩为目标,阻力系数和力矩系数等为约束,对平底后缘翼型进行优化设计;结果表明,优化后翼型在满足约束条件的同时,迎角17°时,升力系数提高8.53%,最大升力系数较基准翼型提高3.13%,截面惯性矩较基准翼型提高7.84%。     

USST高性能水平轴风力机翼型族

结合层流翼型与钝尾缘的特性,通过Hicks-Henne型函数对翼型参数化修型,基于多岛遗传算法及Xfoil气动分析,针对大型水平轴风力机翼型进行多目标函数、多设计工况、多约束条件下的优化设计,得到适用于大型风力机的高性能翼型族（USST翼型族）。其升阻比在大多数攻角下均高于同厚度的FFA、DU系列等现有风力机翼型族,且在同样的升力系数下具有更大的升阻比。最后为考核优化设计得到的翼型族,采用数值模拟方法对优化结果进行验证,证明设计得到的新型风力机翼型族具有优越的气动性能。     

翼型集成理论与B样条结合的风力机翼型优化设计方法研究

针对风力机翼型泛函集成理论在中等厚度翼型(最大相对厚度约25%)优化设计过程中其控制参数难以界定的缺点,首次提出翼型集成理论与B样条曲线相结合的风力机翼型型线优化设计方法。建立翼型优化数学模型,采用改进的多目标粒子群算法与RFOIL软件耦合求解气动参数进行翼型优化设计。优化得到最大相对厚度为25%的新翼型CQU-250,该翼型具有良好的结构兼容性;并将该翼型与同等厚度的风力机翼型DU91-W2-250进行气动特性对比分析,分析结果表明新翼型在主要工作攻角范围内,光滑和粗糙两种条件下的升力系数均更高,升阻比更大,具有更高的设计与非设计工况。相比传统翼型,其气动性能明显提高,从而验证了该方法的可行性。     

水平轴风力机翼型大攻角气动性能计算研究

耦合RANS和基于线性稳定性分析的eN转捩预测方法,进行风力机翼型的大攻角气动性能计算,以期提供风力机叶片分析/设计中使用翼型的更为准确和完备的气动性能数据。以风力机翼型S809为例,计算了翼型表面从出现分离气泡到大面积分离的情形,并比较了S-A和B-L两种湍流模型对计算结果的影响。通过对已有经典风力机翼型DU97-W-300和新设计风力机翼型WA21ak5在-180°～180°攻角范围内的气动计算,对计算结果和实验结果以及国外风力机叶片分析/设计中使用的基于Viterna方法由有限攻角范围的气动性能外推到-180°～180°的结果进行比较。结果表明,RANS方程计算气动性能和实验结果吻合较好,为建立风力机翼型气动性能数据库提供了基础。     

基于小样本神经网络与多约束的风力机翼型快速优化设计

针对神经网络模型可以基于现有数据快速准确地预测风力机翼型的气动性能,但大量学习样本的构建需要较高的时间成本的问题,建立基于小样本集的风力机翼型神经网络模型,提出了多约束条件下的翼型气动性能优化设计方法,解决了训练数据过少所造成的学习不充分问题。基于建立的优化设计模型,应用粒子群算法完成了NACA4415翼型的优化设计,将新翼型与原始翼型进行气动特性对比分析。结果表明：新翼型在主要工作攻角范围内最大升力系数提高了6.96%,最大升阻比提高了7.37%,气动性能明显改善;该方法的优化效率远远高于传统方法,从而验证了该方法的可行性。     

翼型气动性能与噪声的综合优化设计方法

将风力机翼型气动性能与气动噪声同时作为翼型优化目标,建立了低速翼型的多目标优化设计方法,包括利用Bezier曲线对翼型几何结构进行参数化建模,使用位势流动与边界层迭代（IBL）的流动分析方法计算翼型流场,采用Brooks-Pope-Marcolini翼型自噪声半经验模型预测气动噪声,利用Powell优化方法求得优化翼型.以naca0012翼型为例,对多种目标权重分配方案的优化目标进行设计和计算.结果表明：与原始翼型相比,在设计工况下,优化翼型的升阻比提高,噪声降低,可以获得更好的气动性能和声学性能.     

风力机叶片翼型优化设计

为设计出气动性能优异的风力机翼型,运用CST参数化方法表述翼型外形特征以控制翼型型线,利用自适应遗传算法耦合XFOIL软件的翼型优化方法,以翼型NACA 63-215为优化算例,在设计工况下寻优,得到一种升力系数、阻力系数、升阻比、力矩等气动特性均较NACA 63-215更优的翼型,证明了该优化方法的可行性,为风力机翼型优化设计提供了参考。     

外部环境对风电机组性能影响分析

以1.5 MW风电机组叶片为模型,通过叶片数据采集和实验分析的方法,对外部环境对风电机组性能影响进行分析。通过Bladed软件对风电机组叶片进行仿真,研究结果表明:温度和高度的变化对空气密度和空气黏度的变化有一定影响,空气密度的变化引起升阻比变化,空气黏度的变化则主要引起雷诺数的变化,两者共同对风电机组的气动性产生影响。该研究有助于风电机组的设计研发,降低风电机组运行时的故障率。     

碱金属热电转换器(AMTEC)的电极极化过程分析

从电化学动力学的角度，对碱金属热电转换器的电极极化过程及对其特性的影响进行了讨论。分析认为，阳极极化过电压对碱金属热电转换器输出电压的影响比阴极极化过电压要小得多。影响阴极过电压的因素很多，除电极电流密度的大小外，电极反应本身的性质、BASE本身的性质、电极反应所依附的电极多孔薄膜材料的性质、电极多孔薄膜的形貌等都会对其大小产生影响。选择合适的电极材料，优化电极多孔薄膜的制备工艺，对改善AMTEC的电特性将是十分重要的。     

ON A METHOD OF SOLUTION OF MIXED BOUNDARY-VALUE PROBLEMS OF THERMOELASTICITY

A method is presented that enables thermal crack and contact problems to be reduced in a simple way to those of the isothermal case and pertinent solutions to be obtained. The method is valid for elastic space or semispace and for a layer that is isotropic or transversally isotropic. Illustrative examples are given for axially symmetric cases.     

生物质水热法催化液化的实验研究

选用常见废生物质木屑为原料,以分步离子交换法制备的Ni、Fe金属改性分子筛为液化催化剂,在高温高压反应釜中进行水热法催化液化的实验研究.运用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对催化剂的性质进行表征,重点考察催化剂对生物质液化行为的影响.在280℃、10min条件下的实验结果表明催化剂能有效促进生物质的低温水热法液化,以NiHZSM-5为催化剂可使木屑催化液化的总产率由20.69%提高到31.36%,且增加的产量中有机水溶物占93.92%,说明NiHZSM-5催化剂可以选择性催化液化生物质.     

级联H桥光伏逆变器开关管开路故障诊断

多电平逆变器包含大量的半导体开关,以级联H桥光伏逆变器为例,针对开关管开路故障提出一种快速故障诊断和处理方法。在载波的顶端或底端采样每个H桥模块的输出电压,将其作为判断开关管开路故障的判据。诊断完成后,采取相应的措施降低故障程度。该方法可在一个载波周期内完成故障开关管的精确定位。实验结果验证了该方法的有效性。     

有机层厚度对OLED性能的影响

采用真空蒸发的方法制备出玻璃衬底ITO／TPD／Alq／A1结构的有机发光器件(OLED)。改变有机层的厚度, 比较不同厚度下OLED的各项性能的差异,包括工作电压,发光效率。实验发现无论增大空穴传输层TPD的厚度 抑或是发光层Alq的厚度都会增大器件的工作电压。发光层Alq厚度的增大还能引起发光效率的增大,而TPD厚 度的增大对发光效率的影响则是复杂的。对于上述现象用隧穿理论以及直带模型进行了解释。对制备高亮度, 高效率低损耗的OLED具有指导意义。     

管簇结构腔体式吸收器热性能的数值分析

讨论了一种新型管的管簇结构腔体式吸收器，基于网络法建立了确定各种热流的控制方程及总热阻并给出集热器及各主要部件的效率定义式，最后对热性能进行了详细的数值分析。     

THE FUNDAMENTAL SOLUTION OF THE OSCILLATION EQUATIONS OF THE THERMOELASTICITY THEORY OF MIXTURE OF TWO ELASTIC SOLIDS

By means of elementary functions, the fundamental solution of equations of the thermoelasticity of the steady oscillations for a mixture of two elastic solids is constructed, and basic properties are established.     

STABILITY OF MOTIONS OF THERMOELASTIC FLUIDS

It is shown that the second law of thermodynamics induces uniqueness and continuous dependence upon initial-state and supply terms of smooth thermodynamic processes of thermoelastic fluids within the broader class of thermodynamic processes with shock waves.     

FUNDAMENTAL SOLUTIONS OF THE EQUATIONS OF THE THEORY OF THERMOELASTICITY WITH MICROTEMPERATURES

By means of elementary functions, the fundamental solutions of the equations of the equlibrium and steady oscillations of the theory of thermoelasticity with microtemperatures are constructed, and basic properties are established.