不同风剪切特性下的尾流分布

针对风剪切对尾流的影响研究不充分的问题,文章在某风电场进行了风场实验,分析了不同风速下的风剪切现象以及在不同来流条件下的尾流变化特征,并使用了三维尾流模型对垂直尾流剖面进行了验证。结果表明：风速大小对风剪切的影响较为明显,风剪切效应随着风速的增加而加强,风速每增加1 m/s,风剪切指数增加0.05;风剪切效应对尾流的分布有较大影响,风剪切效应越强,尾流的速度沿着高度方向上的梯度越大,尾流的宽度和长度也越大;在轮毂中心线附近的模型预测曲线和尾流实测数据拟合较好,相对误差基本在10%以内,受地形的影响,近地侧预测的相对误差较大。     

基于CFD的复杂地形风电机组机位微地形风资源数值模拟研究

  [目的]  在复杂地形进行风电机组建设时，机位点周围易形成高边坡地形，改变了风资源分布特征，影响机组发电量和安全性能，文章旨在研究高边坡地形的影响因素和预防其对机组的危害。  [方法]  基于STAR-CCM+软件平台对实际风电场机组高边坡地形进行了数值模拟，分析了立机位置选择、坡度、开挖深度等因素对机位处风资源参数的影响。  [结果]  结果表明:高边坡改变了原地形风的加速效应，产生大幅度的流体分离。当高边坡位于机组上风向时，机组下叶尖易产生较大的风切变，湍流强度超标，而高边坡在机组下风向时，机位处风资源参数则正常；高边坡的坡度大小对坡前立机风参数无显著影响；当下叶尖高度低于边坡高度时，机组位置下叶尖风速很小，切变值易超标。  [结论]  分析结果可为高边坡地形机组施工平台设计和塔筒高度选择提供参考。     

循环流化床中心二次风的设计及实验研究

介绍了在炉膛中央设置水平布置杆式二次风和竖直布置柱式二次风两种结构。在冷态循环流化床上,研究了中心二次风的布置形式和布置高度,以及二次风率对床内沿高度方向的颗粒浓度分布的影响,并与同样高度的常规壁面二次风进行了对比。实验发现,空气分级后二次风下方的颗粒浓度随二次风率的提高而增大。二次风高度的增加伴随着底部密相区向上延伸。几种二次风布置形式中,水平杆式二次风结构布置时底部浓度最大。通过对射流的示踪发现,在高二次风速时中心二次风扩散到壁面区域,而在中心区域则缺少二次风气体,这不利于对中心区域的氧气补充。而水平杆式中心二次风射流在横向动量的作用下,射流进入床内时发生偏转,能够在床内形成较大的扩散面。另外,还讨论了中心二次风进一步在实际循环流化床锅炉中的应用所需要注意和解决的问题。     

湖水源热泵退水对湖体温度场影响评价

为了评价南京地区某湖水源热泵系统退水对湖体温度的影响,建立了退水水流模型和考虑湖面综合散热系数的温度场模型。通过将水流模型和温度场模型耦合的数值模拟方法分析了湖水源热泵系统在夏季静风,夏季东风,冬季静风和冬季东北风4种典型运行工况下,热泵系统退水对湖体温度场的影响。4种典型工况下的数值模拟结果表明,湖水源热泵退水造成的湖水水温变化在地表水环境质量标准规定的人为影响限制范围之内。不同季节受湖面风速的影响,湖面综合散热系数的改变对湖体温度场分布的影响十分显著。     

距地面不同高度下复杂地形对风速影响的数值模拟研究

随着风电事业的快速发展,越来越多的风电工程开始关注复杂地形这一问题对风电建设的影响。为了解在距地面不同高度下复杂地形对风速的影响趋势,本文以Askervein小山为研究对象,采用雷诺时均模拟(RANS)方法对其风场进行数值模拟并与实验测风数据进行比较,验证其模拟结果的可信度,然后分析距山体地面垂直高度10、50、70、100、200 m处的风速分布。     

不同初始场对WRF模式风场模拟效果的影响分析

利用不同初始场资料驱动WRF模式,对香港地区夏季一个月风场进行高分辨率数值模拟试验,选用15个地面自动气象站测风数据及1个探空站垂直风廓线实测资料与模拟结果进行比较分析。结果表明,3种初始场方案均能较好模拟风场变化及分布特点,不同初始场资料会在一定程度上影响风场模拟结果;JRA-55方案高估风速现象较为明显,风向日变化模拟误差相对较大;NCEP FNL与ERA-Interim方案模拟近地面风场精度相当,且优于JRA-55方案。3种方案模拟的垂直风廓线均存在近地层风速增幅过快、最大风速出现高度与实际不符等问题,此外,NCEP FNL与ERA-Interim方案能够准确反映近地层风向廓线的变化趋势,而JRA-55方案模拟效果与实际相差较大。     

峡谷地形条件下风电场风况数值模拟研究

针对掌握复杂地形区域内的风能分布对风电场微观选址有重要作用的问题,采用计算流体力学(CFD)技术,基于商用软件FLUENT平台,数值模拟了峡谷地形中风流流动规律,对比分析了主导风向、地形坡度及地面粗糙度三种主要影响因素变化时风场风速的分布情形,可为此类地形风电场的风机机位布置和塔架安装高度提供参考.     

火电厂直接空冷系统风洞热效应模拟实验研究

将空冷凝汽器模型内通恒定温度的热水构成热循环系统,在低速风洞中首次同时模拟了空气动力学、轴流风机的强迫对流以及热空气的浮力效应在内的复杂流动与热动力学耦合问题.提出影响空冷凝汽器散热效果的回流率的概念,探求来流条件的变化对空冷岛底部平均回流率的影响,并进行相应的PIV测速实验.结果发现,空冷岛底部平均回流率随着风速的增大而增大;不同风速的条件下,空冷岛底部平均回流率随风向角的变化趋势基本一致,并且风向为西风、西南风和西北风附近时空冷岛底部平均回流率较大;增加挡风墙高度可以降低空冷岛底部平均回流率,并且风墙高度为14.64 m时平均回流率最小.     

汽机平台高位布置对空冷岛性能数值模拟

汽轮机平台高位布置可有效降低蒸汽初温提高带来高温管道投资费用。对于直接空冷机组,其空冷岛性能与汽机房布置、环境因素等紧密相关。因此,以某2×600MW直接空冷机组为例,采用CFD软件分析汽轮机平台高度对空冷岛性能的影响。结果显示:有利风向下汽机平台高度变化对平台总换热量影响很小,不利风向下汽机平台高度变高使平台总换热量下降。并研究分析了汽机平台高位布置时,不同风向和不同风速下空冷岛性能变化。结果与常规布置性能变化曲线进行对比。炉后来风换热量相对于有利风向降低26%;风速增大时,汽机平台高位布置流量和换热量均随风速增大而降低。本研究为汽轮机平台高位布置的空冷凝汽器布置提供理论依据。     

风浪异向下大型风力机动力学响应及非线性特征研究

为探究风、浪不同入射角对风力机塔架动力学响应及其混沌特性影响,以DTU 10 MW近海单桩式风力机为研究对象,采用相图法及最大Lyapunov指数对风、浪异向下风力机塔架振动信号展开混沌特征分析。结果表明：塔顶前后向位移几乎不随波浪入射角改变而变化,塔顶侧向位移受波浪入射角影响较大;塔架弯矩随塔架高度增加而逐渐减小,且受波浪入射角影响较大;随着风速增大,塔顶侧向加速度波动剧烈程度逐渐降低,不同海况塔架前后向加速度波动差异较小;随着波浪入射角变化,各海况加速度最大Lyapunov指数均大于零,混沌特征明显。尤以湍流风速11.4 m/s、有义波高3.5 m时,在风波夹角为60°与210°时塔顶前后向及侧向加速度的最大Lyapunov指数最大,此时风力机塔顶稳定性较差。     

动态入流对叶片气动性能和叶面压力分布影响的数值分析

基于稳定风、渐变风、阵风等入流方式,建立了不同变风阶段叶片气动载荷非稳态计算模型,研究了不同风速变化速率对叶片气动性能以及叶面压力分布的影响规律。研究结果表明,在相同风速下,不同风速变化率会对风轮输出转矩产生影响,且风的加速度越大,其影响越显著。同风速下的压力面渐变风压力小于稳定入流压力,且两种入流方式的压力差随展向位置逐渐增大,而吸力面上的压力分布差异较小,但压力变化梯度随展向位置却有明显不同。阵风入流中,在相同风速的阵风加速与阵风减速时刻,压力面、吸力面的压力分布差异较大,但其压差随叶片展向位置波动较小;在叶根到叶片展向位置0.7R处,阵风加速出力大于阵风减速;在0.7R处到叶尖位置,阵风减速出力效果相对更好。     

湍流风分形特性对比研究

基于多种湍流风谱模型并考虑湍流强度、地表粗糙度及空间高度对湍流风的影响,获取各种环境条件下的湍流风风速时间序列数据并生成相应的时域风速曲线。应用图像识别技术和盒子计数法,对各风速曲线分形维数进行计算与分析。结果可揭示湍流风风速时间序列的分形特性,且研究了湍流强度、地表粗糙度及空间高度对湍流风分形维数产生的影响,可为湍流风的分析及湍流风谱的准确选择提供一种新思路。     

循环流化床二次风射程的数值模拟和实验

以国内某电厂410 t/h循环流化床锅炉为原型,用有机玻璃按10∶1的比例建立了1套冷模可视化实验装置.在测量二次风喷口所在炉膛截面物料浓度的基础上,对不同二次风速、不同炉膛流化风速条件下二次风的射程进行了实验研究和数值模拟.结果表明:炉膛物料浓度随一次风速的变化而变化,二次风的引入显著地改变了炉膛内物料浓度的分布;在物料特性和喷口特性一定的情况下,二次风的射程随着二次风风速的增加而近似成幂函数增加,其指数在0.5～1之间变化,指数值随着炉膛流化风的增加逐渐减小,且减小幅度逐渐增大.     

300MW四角切圆煤粉锅炉低氮燃烧的数值模拟研究

利用某商业软件对300 MW四角切圆煤粉锅炉炉内流动、传热、燃烧及污染物生成进行了模拟,预测了在现有常规燃烧器与燃烧器在多种改进条件下(主要为不同低位燃尽风率及高位燃尽风的布置高度等)炉内的NO_x生成情况。模拟结果表明:低位燃尽风率对NO_x的生成有一定的影响;高位燃尽风布置高度对NO_x生成特性有很大影响,随高位燃尽风高度的增大,NO_x整体排放水平和峰值都大幅下降,但高位燃尽风布置高度存在一个最佳值。     

风电场风切变指数研究

根据山东某风电场实测资料,对风电场逐月、逐时、不同风速下的风切变指数进行研究并探究风切变指数不同取值对风电场轮毂高度处风资源的影响。在分析轮毂高度风资源时,建议采用高差较小的高度处风速根据综合风切变指数进行推导。     

不同单元型式的直接空冷岛数值试验对比研究

利用ANSYS Fluent软件研究某2×660MW直接空冷岛,以期提高其整体换热性能。对不同单元型式、散热器管束和风机布置方式下的空冷岛方案进行流动和传热特性的数值模拟、分析和研究。在环境风速风向的影响下,不同布置型式的空冷岛出现一定的性能差异。静风状态下,不同布置方案的空冷岛通风量及换热量之间的差别很小,均在1%以内。TRL考核风速各风向下,与常规空冷布置方案相比,双小“A”风机低位布置方案的机组背压较低。炉后风向下,双小“A”风机低位布置方案的机组平均背压低于常规布置方案约1.57kPa。     

基于等效风速的风电机组参数对输出功率波动和功率损失特性的影响

以大型三叶风电机组为例,研究发电机组参数对输出功率波动及功率损失的影响。首先建立包括风剪切和塔影效应的等效风速模型,推导输出功率和功率系数的数学模型,研究叶轮半径、塔筒高度、塔筒直径和叶片到塔筒中线的悬垂距离等相关参数对功率波动的频率、幅值、波长、波动区域等特性影响规律。然后建立功率损失的数学模型,研究风电机组参数通过风剪切和塔影效应对功率损失造成的影响规律。结果表明:不同参数通过风剪切和塔影效应对输出功率周期性波动及功率损失的影响规律不同,功率周期性波动的幅值及波长受塔筒直径和悬垂距离2个参数影响较大,而功率损失受叶轮半径和塔筒高度2个参数影响较大,但其作用效果相反:功率损失程度随叶轮半径的增大而增大,但随塔筒高度的增大而减小。     

墙式对冲锅炉燃尽风布置对锅炉性能及安全性影响的数值模拟研究

燃尽风作为降低火力发电厂NO_x排放量的有效手段已被广泛采用,其布置会影响锅炉效率、过热器传热等。本文通过数值模拟计算方法,研究了燃尽风喷口数量、风速等参数对锅炉性能及安全性的影响,为墙式对冲煤粉锅炉燃尽风合理布置提供了理论依据。     

基于风剪切和塔影效应的风力机风速动态建模

在对三桨叶上风向水平轴风力机的风剪切和塔影效应深入分析的基础上,得到了整个风轮扫掠面上的风速动态模型.并考虑了轮毂高度、轮毂风速、风剪切系数、叶片半径、塔架半径、悬垂距离等参数对计算模型的影响,对一台2MW风力机进行了计算和对比分析,为深入研究风力机的独立变桨、功率控制、疲劳、动力稳定性等奠定了基础.     

流动布置方式对三分仓回转式空气预热器热力性能和硫酸氢铵沉积规律的影响

基于有限差分方法的回转式空气预热器热力计算模型,分析了在烟气顺流-逆流,二次风顺流-逆流,一次风顺流-逆流等流动布置方式下,流体和蓄热元件温度分布以及硫酸氢铵(ABS)沉积区域分布的变化规律。结果表明:当流动布置方式由逆流改为逆流-顺流混合型式后,流体与金属温度场分布改变显著。在二次风顺流-逆流,一次风顺流-逆流布置方式下,烟气分仓蓄热元件最高温度、最低温度以及平均温度随元件高度的分布曲线,随改变流向(顺流)空气流量比例的增加而趋于上凸;在烟气顺流-逆流布置方式下,烟气分仓蓄热元件最高温度、最低温度以及平均温度随元件高度的分布曲线,随改变流向(逆流)烟气流量比例的增加而趋于下凹;与采用烟气顺流-逆流布置方式相比,采用二次风顺流-逆流或一次风顺流-逆流布置方式,提高中温段和冷端平均壁温的效率更高,通过调节改变流向的流体流量比例,可以有效控制硫酸氢铵(ABS)沉积区域完全在吹灰通透性较好的冷端范围内,是更推荐的流动布置方式。