石脑油及原油边界层蒸发特性的实验研究

从环境风速、蒸发面积和蒸发液池与地面相对位置3方面分别对石脑油和原油的蒸发动力学特性进行了风洞实验研究。实验结果表明,石脑油在低风速和液面面积较小的情况下,石脑油的蒸发受风速和液面面积的影响明显,增加风速或增大液面面积后,影响减弱。这表明石脑油的蒸发在一定程度上受边界层蒸发控制。原油的蒸发几乎不受风速、液池面积的影响,这说明原油的蒸发受边界层条件控制的程度很小,其蒸发速率主要由其自身性质(如分子扩散系数、蒸气压等)所决定,其蒸发过程是受基本蒸发过程控制的。通过对实验数据进行分析,石脑油的蒸发质量随时间表现出乘幂的变化关系,幂次大约为0.70;原油的蒸发质量随时间表现出乘幂或对数的变化关系,其幂次大约为0.55。     

浅层黄土温度场数值分析

基于模拟辐射、蒸发、风速等自然条件的浅层黄土非稳态温度场计算结果和野外裸土场地的实测结果,分析了土体温度场随气候的演变过程,探讨了不同月份土体温度场随深度的变化规律,揭示出土体所处深度越小,土体温度随季节的变化幅度越大,土体年最高温度越大,最低温度越小.进一步探讨了土体月平均温度最大年变化随深度增加而减小的规律,并得到了不同深度土体月平均温度最大年变化幅度的计算公式.     

土-作物-大气系统中动态根系生长及水动力学模拟

针对土-作物-大气连续系统的土壤水动力学模型对根系动态生长的模拟不理想,通过引入最新的根系生长模型理论、根长密度分布函数以及联合国粮农组织推荐的计算蒸发及蒸腾总量的模型理论,与现有的模拟水土运动的有限元程序相耦合,建立模拟土-作物-大气系统的水动力学模型.基于荷兰实验农场的小麦实验数据的模拟结果表明,在不同时期、不同深度处土壤中水的体积分数与实验值比较吻合;由于降雨和蒸发的上边界影响,上部土壤中水的体积分数随时间变化较快;除接近地表的个别根长密度模拟点偏差较大外,总体来说根长及根长密度模拟结果与实验值比较吻合;蒸腾量和蒸发量的模拟结果可靠.建立的新模型合理,可以有效地模拟土-作物-大气系统中的根系生长及水动力学.     

单组分液滴在快速降压环境下传热传质过程研究

为了对降压环境下单个液滴的蒸发过程进行研究,基于气液界面的捕捉模型,建立适用于快速降压环境下单个液滴的蒸发模型,利用纯水液滴蒸发的实验数据验证该模型,分析静止纯水液滴在相变过程中的形态变化以及液滴内部速度场、蒸汽分布等随时间的变化,模拟分析不同压力环境、液滴直径、初始温度等条件对液滴中心温度及蒸发速率的影响。结果表明:在降压蒸发过程中液滴形态和环境中蒸汽的分布会随速度场的变化而变化;液滴中心温度与最终环境压力成正比,液滴初始温度与液滴中心温度的回升速率成正比;最终环境压力对液滴初始阶段的蒸发速率影响较大;液滴初始直径和初始温度对其后期蒸发速率的影响较大。     

马铃薯多孔淀粉的制备及其吸附性能研究

以马铃薯淀粉为原料,通过冷冻-乙醇置换法制备多孔淀粉,并进行了表面形貌分析,考察了不同制备工艺对多孔淀粉吸附能力的影响;通过对甲基蓝水溶液的吸附实验,研究了吸附时间、温度和甲基蓝初始浓度对多孔淀粉的甲基蓝吸附量的影响,以及吸附动力学。研究结果表明,当淀粉与水的质量配比为10:100时,制得的多孔淀粉表面成孔情况以及吸附性能达到最优;多孔淀粉对甲基蓝的吸附量随吸附时间的延长而增大,并在60 min左右逐渐趋向平衡;在15-35℃的吸附温度范围内,吸附量随温度的升高而增大;在0-300 mg/L的甲基蓝初始浓度范围内,吸附量经历先增大,后接近饱和的变化过程;拟二级吸附动力学模型更能描述多孔淀粉对甲基蓝的吸附过程。     

风力机流场速度数值模拟

为了研究风力机在不同来流风速下和额定风速下运行时的尾流情况,采用数值模拟计算的方法,对美国可再生能源实验室(NREL)5 MW风力机进行建模并选择不同来流风速进行数值模拟计算.通过模拟计算数据可以看出,风力机下游的风速在0D~4D区域内恢复迅速,在4D~12D区域内恢复缓慢,在12D~16D区域内恢复迅速.其中,在风力机下游6 D距离处,来流风速恢复到接近来流风速的60%,在20D处恢复到来流风速的92.8%.由此表明,初始来流风速越大,风力机下游风速越容易恢复到初始风速,并且可以认为在下游20D处下游风力机不再受上游风力机的影响.     

基于风洞试验的风沙两相流耦合流场特性

风沙两相流结构的理论与研究方法已趋于成熟,主要集中在风沙物理运动本身和防风固沙工程方面,然而,将风沙运动现象及其对建筑结构物的作用效应相结合的研究还比较鲜见,继续开展风沙地区工程结构的抗风沙研究具有重要的现实与工程意义。通过风沙风洞试验,模拟了实际沙漠地貌下的风场特征,重点通过风洞顶部落沙研究了类似沙尘暴环境下的沙浓度、风沙流速度廓线以及湍流强度随高度的变化情况。通过控制相同风速、变化不同输沙率进行落沙,以此形成多种不同类型的风沙两相流耦合流场,并与净风工况相比较。试验结果表明：沙浓度梯度分布与落沙孔数量、控制风速以及高度均相关;风沙流场中沙颗粒的运动对风速剖面有一定的削弱作用,对湍流强度却有增强作用;风场中沙质量浓度沿高度方向的分布特征直接影响了各高度处风速和湍流强度的大小,沙浓度越大的高度处对风速的削弱程度越显著,且对湍流强度的增强程度越大。     

激光辐照旋转飞行靶温度场数值模拟

以激光辐照旋转飞行靶为研究背景,考虑激光的大气传输,以及激光辐照面积和功率密度分布随靶目标旋转和飞行的变化,建立激光辐照热传导模型;利用有限容积法,得到靶目标三维温度场的数值解;分析目标旋转速率对温度场分布以及炸药热爆炸的影响。分析结果表明：靶目标旋转速率越大,靶表面最高温度值越小,热量越不容易集中,越不利于炸药的热起爆。     

电站空冷散热器动态传热特性研究

建立了空冷散热器空气侧、水侧和管壁的热平衡偏微分方程,采用改进欧拉法对离散后的方程进行求解。获得了迎面风速、循环水质量流量和入口水温阶跃变化时散热器的动态响应特性,以及变量变化程度对散热器动态过程的影响。结果表明:扰动变量阶跃变化时,变化程度越大,对应的动态响应曲线变化幅度也越大。迎面风速增加时,空气和循环水出口温度降低;循环水质量流量和入口水温增加时,空气和循环水出口温度均增加。迎面风速和循环水质量流量越大,动态响应时间越短;循环水入口水温变化时,动态响应时间不变。     

可燃气体泄漏扩散影响因素的数值分析

采用雷诺平均的N-S方程,浮力修正的k-ε湍流模型以及组分输运模型,通过对不同位置室内可燃气体泄漏扩散的数值计算,得到了不同位置泄漏后的扩散特性,并对风速影响下的计算结果进行分析.结果表明:不同位置泄漏扩散形成的危险区域不同,无外界风力影响下,泄漏口与出口异侧且位置越高,房间内形成的爆炸区域越小;在外界风速的影响下,天然气容易在房间局部堆积,泄漏口位于顺风侧距离出口越近,且风速越大,房间内天然气扩散的越快,危险区域越小,对室内燃气管道系统的设计具有参考价值.     

敞开式太阳能集热/再生器的理论模型及性能分析

对敞开式太阳能集热再生器建立理论解析模型,理论求解发现溶液在常温下再生时存在一个最佳单位面积流量使单位面积蒸发率最大.溶液入口温度和室外风速是决定最佳流量值的2个最重要参数,溶液浓度和太阳辐射强度对最大蒸发率影响最明显.当溶液出口温度低于入口温度时,最佳流量不存在,溶液流量越大再生效果越好.当室外风速为2 m/s时,溶液再生蒸发率最大.文章全面揭示了影响敞开式集热/再生器性能的各项因素.     

高原风力机与来流湍流的多尺度结构响应关系

为了解在高原环境下的大型风力机功率输出和来流湍流之间的尺度关系,以青藏高原环境下的大型水平轴风力机为研究对象,基于先进的激光雷达测量技术,通过现场实验的方法,在特定风速下,对机组持续运行1 h的湍流来流和输出功率间的尺度耦合关系进行研究与分析。结果表明: 中尺度范围的湍流尺度时滞与对流时间的比值近似于功率的延迟时间与对流时间的比值;来流湍流的间歇性特征被传递到风力机风轮上,且因湍流强度和风剪切的增加而被放大;高频区湍流对功率无明显影响。本文的研究结果可为高原地区及其他特殊工况下风力机结构响应的研究提供参考。     

风剪切对风力机设计的无关性分析

根据指数律的风速分布函数,对风轮扫掠面积上的实际风功率与以风轮中心风速为设计风速产生的风功率的差值做精确计算,得到了风功率的增量。在四类廓线指数、七种塔架高度情况下,利用数值积分方式计算得到的结果表明,采用风轮中心风速做为单一的设计风速是切实可行的,风剪切对于风力机的气动设计基本无关。     

考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型

网风电场输出功率的随机性与波动性给电力系统经济调度带来了严峻挑战,建立一个考虑旋转备用约束的含风电场电力系统短期经济调度模型．在自回归滑动平均模型的基础上得到风速的概率分布,结合风机出力和风速的对应关系,获得风电场出力的概率分布;基于该分布,在经济调度模型中加入一种基于风电实际出力低于计划出力的惩罚函数,并在约束条件中增加与风电实际出力大小有关的额外旋转备用容量约束;采用混合整数规划方法求解该经济调度模型．将模型应用于一个含风电场的10机算例系统计算分析,结果表明,该模型可以在保证系统可靠性要求的基础上,实现经济性最优的目标．     

基于时间序列和神经网络法的风电功率预测

为克服风速与风电功率之间的非线性关系对预测精度的影响,建立了基于时间序列法和神经网络法的改进预测模型。用时间序列法建立风速预测模型;利用神经网络法建立风速-风电功率模型,并以风速预测数据为输入量预测风电功率。以某风电场为例,比较分析了该改进模型与传统预测模型的平均绝对误差和相关系数,结果表明该改进预测模型可有效提高预测精度。     

超大伞裙腕臂复合绝缘子积污分布的风洞模拟

为了提高盐湖重污区接触网腕臂复合绝缘子的防污效果,降低污闪事故率,在清洁复合绝缘子的电场转折点处加装超大伞裙,以提高绝缘子防污能力和增大绝缘子的爬电距离,从源头改善绝缘子的外绝缘性能. 以工频电磁场理论和气固两相流理论为基础,采用COMSOL Multiphysics电场、流场及粒子追踪场等建立多场单相耦合的绝缘子风洞积污有限元模型. 将碰撞系数和分布系数作为绝缘子积污量的表征参数,利用数值模拟分析布置方式和环境因素对积污特性的影响. 结果表明, 在平、斜安装下,碰撞系数随风速的增大而增大,随粒径的增大呈现先增大后减小的趋势;当风向为0°时,碰撞系数最小;当风速越大或粒径越大或风向为[0°, ±30°]时,布置方式对碰撞系数的影响越明显;当风速为30 m/s、粒径为15 μm时,伞裙表面的分布系数与风向的关系符合“γ”型分布. 通过加装超大伞裙,两超大伞裙间的碰撞系数及与超大伞裙相邻的单个伞裙表面的碰撞质量大大减小.     

风速时间序列的非线性特性分析

风速特性是风电机组设计和运行的重要影响因素。利用几种经典和现代非线性信号分析方法对风电机组上实测风速数据的非线性特性进行分析研究。通过均值、方差和偏度等特征值的非对称性和突变特性判断风速长时间序列的非平稳特征,对风速序列的概率分布计算反映风速的非高斯性,利用对数功率谱和频率之间的拟合关系确定风速的非平稳特性,进一步采用双相干谱分析和希尔伯特-黄变换等现代信号分析方法对风速数据是非高斯性和非平稳性进行了分析和验证。     

近50年山东省蒸发皿蒸发量变化趋势及影响因素分析

以山东省境内18个国家级气象站1961～2008年逐日实测数据为基础,选用统计分析、相关分析和Mann-Kendal非参数检验等方法对近50年来山东省蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化趋势进行分析。结果表明:近50年来山东省的蒸发皿蒸发量呈现下降趋势,下降速率为8.78mm／a;尤其在夏季和春季下降最显著;从空间分布看,蒸发皿蒸发减少量由沿海地区向内陆地区逐步加大。通过与同期太阳净辐射、风速、气温和水气压差等气象因素对比分析,认为蒸发的下降是多种因素共同作用的结果,其中主要是由太阳净辐射和风速的下降引起的。     

风力搅拌致热的试验研究

进行了风力搅拌致热试验,分析了同一时刻风速大小、搅拌转速与水温之间的关系,指出了搅拌转速变化滞后于风速变化,且两者的变化趋势不完全一致,当风速和搅拌转速有增大或减小时,水温并不一定随之升高或降低.