检索结果-内蒙古大学图书馆

化工学报 2025年

作者：陈怡肖媛崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室

基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系，采用质能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络，有效地扩大求解域，提升全局优化质量。然而，该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优... 详细信息

基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系，采用质能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络，有效地扩大求解域，提升全局优化质量。然而，该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网络结构，其全局和局部优化性能仍有较大的提升空间。为此，建立了广义换热网络和质量交换网络的同步比拟和平行进化策略，实现广义换热网络的局部最优结构实时回归至质量交换网络，并至平行进化层实施进一步地全局和局部优化。空气除氨和废水脱酚算例的应用结果表明，质能系统比拟与平行进化可充分发挥广义换热网络在更大求解域内的全局搜索能力，并通过平行进化兼顾局部最优精度，为质量交换网络综合提供更有效的方法。

关键词：质量交换网络质能比拟广义换热网络全局优化

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垂直轴风力机气动特性与涡脱落模态分析

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太阳能学报 2023年第2期44卷 41-51页

作者：李根缪维跑李春刘青松上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

垂直轴风力机运行过程中,叶片上下表面边界层与剪切层的相互作用使风力机下游尾迹形成周期性涡结构,这种尾迹涡结构对风力机空气动力学特性具有重要影响。基于此,该文采用计算流体力学方法对不同工况下垂直轴风力机尾迹涡结构展开研究,... 详细信息

垂直轴风力机运行过程中,叶片上下表面边界层与剪切层的相互作用使风力机下游尾迹形成周期性涡结构,这种尾迹涡结构对风力机空气动力学特性具有重要影响。基于此,该文采用计算流体力学方法对不同工况下垂直轴风力机尾迹涡结构展开研究,利用快速傅里叶变换与相空间轨迹分析不同尖速比下风力机叶片涡脱落现象和尾迹涡结构,并通过分形维数研究转矩与尾迹流场速度变化。结果表明:风力机尾迹涡结构随尖速比变化呈现不同特征,当尖速比为3.6时,风力机尾迹两侧呈规则性反向脱落涡模态;低尖速比垂直轴风力机尾迹具有明显的混沌特性,且随尖速比的增加混沌特性逐渐减弱;随着尖速比的增加,风力机转矩与下游速度分形维数不断降低,且当尖速比为3.6时,风力机下游速度分形维数仅为1.07。

关键词：垂直轴风力机尖速比傅里叶变换分形维数

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基于代理模型的风力机翼型动态失速优化设计

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太阳能学报 2023年第6期44卷 343-350页

作者：张强缪维跑常林森刘青松李春张万福上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为改善风力机翼型动态失速性能,利用代理模型方法替代计算流体力学(CFD)方法开展翼型动态失速特性优化设计。通过CST参数化方法构建翼型几何外形,采用优化的拉丁超立方抽样进行试验设计,获得样本点处的气动力参数,建立高斯过程回归模型... 详细信息

为改善风力机翼型动态失速性能,利用代理模型方法替代计算流体力学(CFD)方法开展翼型动态失速特性优化设计。通过CST参数化方法构建翼型几何外形,采用优化的拉丁超立方抽样进行试验设计,获得样本点处的气动力参数,建立高斯过程回归模型,依据改善期望最大准则增加样本点,不断提高模型精度。以降低风力机翼型的平均力矩与阻力系数为优化目标,以平均升力系数不降为限制条件,采用受自然启发的全局进化类遗传算法进行寻优。结果表明:与原始翼型相比,优化翼型综合气动性能更优,尤其是平均阻力与平均力矩系数,分别减小9.57%与16.6%;此外,优化翼型可抑制后缘涡向前缘发展,在一定程度上改善动态失速。

关键词：风力机翼型动态失速 CST参数化代理模型翼型优化

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基于多目标遗传算法的垂直轴风力机专用翼型优化设计

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太阳能学报 2023年第4期44卷 9-16页

作者：张强缪维跑刘青松常林森李春张万福上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为提升垂直轴风力机翼型综合气动性能,建立针对多运行工况的翼型优化设计方法。采用CST参数化方法表征翼型几何外形,通过优化的拉丁超立方抽样方法进行空间采样,利用CFD方法计算翼型气动力,并建立径向基函数神经网络代理模型,以翼型小... 详细信息

为提升垂直轴风力机翼型综合气动性能,建立针对多运行工况的翼型优化设计方法。采用CST参数化方法表征翼型几何外形,通过优化的拉丁超立方抽样方法进行空间采样,利用CFD方法计算翼型气动力,并建立径向基函数神经网络代理模型,以翼型小攻角下升力和失速攻角下升阻比最优为设计目标,采用多目标遗传算法在代理模型上进行寻优,获得适用于垂直轴风力机的专用翼型以提高其在不同尖速比下的旋转力矩。对风力机常用翼型NACA0018进行优化,结果表明:以翼型失速攻角和最大升阻比攻角为优化目标,不仅提高了单翼型的升力系数与升阻比,而且将优化翼型应用于垂直轴风力机时还可提升使整机力矩系数。

关键词：垂直轴风力机 CST参数化代理模型优化设计

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垂直轴风力机新型变桨控制策略参数组合气动分析

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太阳能学报 2023年第5期44卷 286-293页

作者：张强缪维跑刘青松李春张万福上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

低尖速比下垂直轴风力机攻角一般较大,流动分离现象较严重,可通过变桨调整叶片攻角以减少叶片流动分离提高其气动效率。以H型Darrieus垂直轴风力机为研究对象,基于攻角随相位角变化规律,提出一种俯仰角控制策略,此控制方式特点是在不同... 详细信息

低尖速比下垂直轴风力机攻角一般较大,流动分离现象较严重,可通过变桨调整叶片攻角以减少叶片流动分离提高其气动效率。以H型Darrieus垂直轴风力机为研究对象,基于攻角随相位角变化规律,提出一种俯仰角控制策略,此控制方式特点是在不同相位角时攻角成比例地减小,在大攻角时大幅减小攻角,而在小攻角时变化幅度较小,之后通过数值计算验证其效果。结果表明:所提俯仰角控制策略可显著提升功率系数;相较单一参数控制策略,不同参数组合的控制策略方式虽然在0°~180°(迎风区)与180°~360°(背风区)的风能捕获效率会相互影响,但提升效果也更好。此外,不连续的俯仰角速度将导致扭矩波动,通过采用权函数对俯仰曲线进行拟合可消除该波动。

关键词：垂直轴风力机变桨控制策略参数组合气动分析

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风透镜优化构型对垂直轴风力机气动性能研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 39-45页

作者：张唯叶舟李春李仙东欧华浩上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

风透镜是一种应用于垂直轴风力机的新型外部辅助装置,为探究风透镜结构对垂直轴风力机气动性能的影响,通过数值模拟的方法,结合贝塞尔曲线对其构型进行优化设计。结果表明:风透镜具有较好的聚风性能,有助于垂直轴风力机气动性能的提升,... 详细信息

风透镜是一种应用于垂直轴风力机的新型外部辅助装置,为探究风透镜结构对垂直轴风力机气动性能的影响,通过数值模拟的方法,结合贝塞尔曲线对其构型进行优化设计。结果表明:风透镜具有较好的聚风性能,有助于垂直轴风力机气动性能的提升,风透镜结构参数中扩散器半开角对风力机气动性能影响较大,法兰次之。风透镜优化构型后可进一步提升垂直轴风力机的风能利用系数和力矩系数,风能利用系数最高可达参考垂直轴风力机的8.60倍,并使垂直轴风力机在更大叶尖速比工况下仍保持较高运行效率,进一步提升其有效运行工况范围。

关键词：风力机数值模拟气动性能垂直轴风透镜贝塞尔曲线

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钝尾缘对扑翼获能特性的影响

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太阳能学报 2023年第5期44卷 457-465页

作者：张刚孙晓晶上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

扑翼获能器是一种通过升沉俯仰运动从海流中提取能量的装置。采用计算流体力学(CFD)方法对钝尾缘扑翼获能特性进行数值模拟计算,探究钝尾缘对称加厚初始位置、钝尾缘对称加厚厚度与翼型厚度对钝尾缘扑翼获能特性的影响规律。结果表明,... 详细信息

扑翼获能器是一种通过升沉俯仰运动从海流中提取能量的装置。采用计算流体力学(CFD)方法对钝尾缘扑翼获能特性进行数值模拟计算,探究钝尾缘对称加厚初始位置、钝尾缘对称加厚厚度与翼型厚度对钝尾缘扑翼获能特性的影响规律。结果表明,钝尾缘对称加厚初始位置与翼型弦长之比p/c=0.90时,钝尾缘控制策略的获能效果较明显。钝尾缘对称加厚厚度对扑翼获能特性的影响主要体现在中高缩减频率,总体来看扑翼获能效率随钝尾缘对称加厚厚度增大呈现先增大后减小的趋势,当钝尾缘对称加厚厚度与翼型弦长之比l/c=0.02时,钝尾缘扑翼获能效率的提升效果达到阈值。随着翼型厚度逐渐增大,钝尾缘扑翼的获能效率先增大后减小,并且当翼型为NACA0030时,获能效率达到峰值。

关键词：风力机计算流体力学厚度位置扑翼获能钝尾缘

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基于主梁腹板构型的大型风力机弯扭耦合叶片结构性能研究

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太阳能学报 2023年第3期44卷 29-38页

作者：王海生缪维跑张立李春李志昊上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为研究主梁腹板偏转对弯扭耦合叶片模态、强度及屈曲特性的影响,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,基于NX二次开发建立叶片CAD模型,采用CFD方法求解叶片气动载荷并映射至有限元模型进行流固耦合分析。结果表明:弯扭结构耦合叶片各阶固... 详细信息

为研究主梁腹板偏转对弯扭耦合叶片模态、强度及屈曲特性的影响,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,基于NX二次开发建立叶片CAD模型,采用CFD方法求解叶片气动载荷并映射至有限元模型进行流固耦合分析。结果表明:弯扭结构耦合叶片各阶固有频率低于传统结构叶片,降幅和减载效果与腹板偏转角有关;压力面主梁向前缘偏转时叶片切应力均小于传统叶片,反向偏转时叶片表面等效应力及应变随偏转角增加而增大;叶片叶尖位移随腹板偏转程度增加而增大;压力面主梁向前缘偏转可提升叶片临界屈曲载荷,反向偏转时各叶片临界屈曲载荷均小于传统结构叶片。

关键词：风力机叶片结构设计复合材料静力学分析弯扭耦合

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基于正交试验凹槽-襟翼垂直轴风力机数值研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 294-301页

作者：李根刘青松李春缪维跑岳敏楠上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为改善垂直轴风力机气动特性,对凹槽-襟翼开展研究。以NACA0021翼型为研究对象,采用正交试验设计对格尼襟翼高度、格尼襟翼位置及凹槽直径等参数进行组合,通过数值计算对垂直轴风力机气动性能与流场结构进行研究,分析凹槽-襟翼流动控制... 详细信息

为改善垂直轴风力机气动特性,对凹槽-襟翼开展研究。以NACA0021翼型为研究对象,采用正交试验设计对格尼襟翼高度、格尼襟翼位置及凹槽直径等参数进行组合,通过数值计算对垂直轴风力机气动性能与流场结构进行研究,分析凹槽-襟翼流动控制机理及对垂直轴风力机的作用效果。结果表明:格尼襟翼高度是影响垂直轴气动性能的主要因素,且襟翼高度为1.75%c、位置为1.50c及凹槽直径为1.50%c时效果最佳;同时,凹槽-襟翼通过改变尾缘库塔条件以加速翼型吸力面流体流动,从而改善流动分离,增加翼型表面压差,提高垂直轴风力机气动性能;凹槽-襟翼在低尖速比时对垂直轴风力机作用效果较明显,当尖速比为2.33时,凹槽-襟翼垂直轴风力机平均风能利用系数较原始翼型最大可提高35.82%。

关键词：垂直轴风力机凹槽-襟翼流动控制尖速比风能利用系数

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伸缩式斜柱对垂直轴风力机气动性能影响研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 376-383页

作者：欧华浩叶舟刘青松李根罗帅李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为改善垂直轴风力机动态失速特性,提出一种可随风力机方位角变化而自动伸缩的斜柱结构翼型。以NACA0021翼型为研究对象,采用数值模拟方法,分析其对垂直轴风力机动态气动性能的影响。结果表明:伸缩式斜柱在作用方位角内可显著抑制流动分... 详细信息

为改善垂直轴风力机动态失速特性,提出一种可随风力机方位角变化而自动伸缩的斜柱结构翼型。以NACA0021翼型为研究对象,采用数值模拟方法,分析其对垂直轴风力机动态气动性能的影响。结果表明:伸缩式斜柱在作用方位角内可显著抑制流动分离并提高垂直轴风力机转矩,最大风能利用系数较原始翼型提高13.6%;同时,伸缩式斜柱可使最佳工况点向低尖速比偏移,提高整机运行过程中的稳定性。

关键词：垂直轴风力机主动控制流动分离气动性能伸缩式斜柱尖速比

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