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热能动力工程 2024年第10期39卷 10-19页

作者：冯慧敏盛健张华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

压缩空气储能是解决可再生能源大规模并网不稳定的有效途径之一,是目前大规模储能技术研发的重点。将系统压缩热进行储存和利用是提高其效率和经济效益的重要手段。本文介绍了压缩空气储能技术的发展历程和基本原理,进一步分析了显热蓄... 详细信息

压缩空气储能是解决可再生能源大规模并网不稳定的有效途径之一,是目前大规模储能技术研发的重点。将系统压缩热进行储存和利用是提高其效率和经济效益的重要手段。本文介绍了压缩空气储能技术的发展历程和基本原理,进一步分析了显热蓄热、潜热蓄热和热化学蓄热3种蓄热方式的技术现状,发现采用潜热蓄热是提升先进绝热压缩空气储能系统综合性能最有潜力的方式。从蓄热子系统热能利用方面出发,总结归纳先进绝热压缩空气储能系统耦合其他能源系统的研究进展,发现先进绝热压缩空气储能系统耦合冷热电联产、煤电机组和太阳能集热系统能进一步改善整体能量梯级利用率、效率性能和经济效益。最后,总结和展望了压缩空气储能系统热能储存与利用的研究方向。

关键词：压缩空气储能系统蓄热技术相变材料冷热电联产煤电机组太阳能集热

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主动式偏转襟翼垂直轴风力机气动特性分析

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热能动力工程 2024年第6期39卷 139-146页

作者：余豪叶舟阮仁浩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效率较低及自启动困难问题,提出一种在迎风区内开启、背风区内闭合的主动式偏转襟翼结构。以NACA0021为基础翼型,采用计算流体力学方法对偏转襟翼垂直轴风力机叶片瞬时转矩、风能利用系数、平均切向力及压力场进行数... 详细信息

为改善垂直轴风力机效率较低及自启动困难问题,提出一种在迎风区内开启、背风区内闭合的主动式偏转襟翼结构。以NACA0021为基础翼型,采用计算流体力学方法对偏转襟翼垂直轴风力机叶片瞬时转矩、风能利用系数、平均切向力及压力场进行数值分析。结果表明:偏转襟翼结构可使叶片表面压差增大、叶片转矩升高,垂直轴风力机在低叶尖速比范围内的风能利用系数得到不同程度的提升;当叶尖速比为2.50、襟翼水平长度为0.4c时,主动式偏转襟翼垂直轴风力机风能利用系数较原始垂直轴风力机最高可提升13.9%。

关键词：垂直轴风力机流动控制偏转襟翼气动特性

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光滑环形液体密封流态演变规律及静态稳定性研究

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润滑与密封 2024年第8期49卷 10-19页

作者：张万福冯金张宇聪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

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流... 详细信息

光滑环形密封静态刚度系数直接影响转子系统稳定性。为探究影响光滑环形液体密封的静态失稳机制及影响因素,应用计算流体力学方法建立光滑环形液体密封模型,研究密封在不同流动状态(层流、过渡流和湍流)、偏心率、进出口压力和转速下流动特性。结果表明:黏性效应是导致层流到过渡流状态下直接静态刚度先减后增主要原因;在过渡流和湍流中,黏性和惯性效应会使高偏心率下密封产生的气流力和刚度系数均为负值;随雷诺数增加,密封静态稳定性降低。

关键词：光滑环形液体密封直接刚度系数静态稳定性气流力黏性效应

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地震诱导紧急停机状态下近海风力机动力特性研究

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机械强度 2023年第2期45卷 438-446页

作者：牛凯伦闫阳天李春李志昊薛世成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

为研究超大型单桩式近海风力机在紧急停机状态下的动力学特性,以DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,建立风浪相关的湍流风-波浪-地震载荷多物理场模型,通过p-y曲线法、Q-z曲线法及Winkler模型构建土-构耦合模型,对比研究其在正常运... 详细信息

为研究超大型单桩式近海风力机在紧急停机状态下的动力学特性,以DTU 10 MW单桩式近海风力机为研究对象,建立风浪相关的湍流风-波浪-地震载荷多物理场模型,通过p-y曲线法、Q-z曲线法及Winkler模型构建土-构耦合模型,对比研究其在正常运行、停机及紧急停机状态下的动力学特性。结果表明,风力机在停机状态下受地震载荷影响最大,较未发生地震,其塔顶前后向及侧向位移极差分别增加249.22%及1869.14%,支撑结构剪应力峰值增加约333.33%。在进行紧急停机操作时,由于叶片变桨作用,致使支撑结构剪应力及塔架应变能大于同时刻正常运行状态。紧急停机操作,加大了塔顶位移范围,使塔顶振动中心向湍流风来流方向偏移,同时有效缓解风力机在外部载荷作用下所造成的支撑结构剪切力激增及塔架前后向应变能集聚现象。

关键词：紧急停机近海风力机地震载荷风浪相关土-构耦合效应

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后退襟翼垂直轴风力机气动性能影响研究

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热能动力工程 2024年第9期39卷 155-161,169页

作者：宋晖叶舟阮仁浩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

为减缓翼型尾缘处流动分离对垂直轴风力机气动性能的负面影响,在叶片尾缘处安装后退襟翼,根据不同的流动控制策略,使用CFD软件STAR CCM+对垂直轴风力机叶片进行二维数值模拟,研究不同工况下后退襟翼对垂直轴风力机风能利用率、叶片平均... 详细信息

为减缓翼型尾缘处流动分离对垂直轴风力机气动性能的负面影响,在叶片尾缘处安装后退襟翼,根据不同的流动控制策略,使用CFD软件STAR CCM+对垂直轴风力机叶片进行二维数值模拟,研究不同工况下后退襟翼对垂直轴风力机风能利用率、叶片平均力矩以及流动特性的影响。结果表明:在最佳尖速比下,风能利用率显著提高,当尖速比为2.5时,风能利用率较原始风力机提高38.7%;采用后退襟翼的叶片具有更大的失速攻角,失速现象被延迟,并在较高攻角时才发生。

关键词：垂直轴风力机流动控制气动特性后退襟翼

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窄通道内流动沸腾强化换热研究进展

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热能动力工程 2024年第4期39卷 1-11页

作者：顾晟杰陶乐仁金程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

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面... 详细信息

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面的扰动,换热性能较常规通道有很大区别。本文综述了窄通道内的主要流型及转变准则;介绍了几何与工况参数变化对窄通道内换热效果影响的传热实验研究;分析了窄通道中传热机理以及两相摩擦压降机理,并对关联式进行了总结与评述;对窄通道内强化换热的机理与进一步强化换热的方法进行归纳总结;结合目前实验与理论研究总结了现存问题,为窄通道内流动沸腾强化换热的进一步研究提供了参考。

关键词：窄通道流动沸腾两相流传热

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仿生尾鳍垂直轴风力机数值研究

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热能动力工程 2024年第7期39卷 148-156页

作者：阮仁浩叶舟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

为提高垂直轴风力机气动效率,基于仿生学原理,以鱼类尾鳍为仿生对象,提出在翼型尾缘布置仿生尾鳍结构,通过主动控制使其随叶片方位角变化而运动。以NACA0021为基础翼型,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究仿生尾鳍对垂直轴风力机气... 详细信息

为提高垂直轴风力机气动效率,基于仿生学原理,以鱼类尾鳍为仿生对象,提出在翼型尾缘布置仿生尾鳍结构,通过主动控制使其随叶片方位角变化而运动。以NACA0021为基础翼型,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究仿生尾鳍对垂直轴风力机气动性能的影响,对比分析原始翼型、固定尾鳍以及施加控制策略的主动尾鳍翼型垂直轴风力机风能利用系数、单叶片转矩系数、涡量云图及压力系数。研究表明:主动控制策略下仿生尾鳍可有效抑制流动分离;风能利用系数较原始翼型及固定尾鳍翼型最大可分别提高18.3%和26.7%;可使最佳工况向低尖速比方向移动,提高垂直轴风力机运行稳定性。

关键词：垂直轴风力机仿生尾鳍主动控制流动分离气动性能

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竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带的实验研究

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热能动力工程 2024年第2期39卷 101-108,183页

作者：金程陶乐仁赵谢飞居一伟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

对通道尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm的竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带进行了实验研究,分析了不同液位、加热蒸汽流量、补液温度下换热性能以及液滴夹带的变化规律。实验结果表明:随着初始液位高度的提高会出现一个... 详细信息

对通道尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm的竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带进行了实验研究,分析了不同液位、加热蒸汽流量、补液温度下换热性能以及液滴夹带的变化规律。实验结果表明:随着初始液位高度的提高会出现一个拐点,在到达拐点后,继续提高初始液位以及增加补液量将不会改变最终液位的高度;实验段的传热系数随着液位的升高先增大,并在拐点附近达到最大值,随后减小;在相对液位低时,未出现液滴夹带,而当液位逐渐接近液位拐点时,通道出口逐渐出现液体,而夹带量在液位达到拐点后迅速上升;随着加热蒸汽流量的提高,换热量的增加使沸腾换热更加剧烈,传热系数和带液量显著增大;补液温度越高,传热系数越大,但是补液温度对带液量无明显影响。

关键词：矩形窄通道换热液滴夹带液位

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基于正交试验微圆柱垂直轴风力机气动性能研究

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热能动力工程 2024年第12期39卷 159-167页

作者：吴洪叶舟余豪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

为提高垂直轴风力机运行效率,在翼型附近布置随相位角变化而主动运动的微圆柱。以NACA 0021为基础翼型,采用正交试验方法对微圆柱的直径、移动距离及微圆柱中心距弦长距离3种参数进行优化组合。通过CFD数值模拟分析主动式微圆柱对垂直... 详细信息

为提高垂直轴风力机运行效率,在翼型附近布置随相位角变化而主动运动的微圆柱。以NACA 0021为基础翼型,采用正交试验方法对微圆柱的直径、移动距离及微圆柱中心距弦长距离3种参数进行优化组合。通过CFD数值模拟分析主动式微圆柱对垂直轴风力机的流动控制机理。结果表明:微圆柱移动距离是影响垂直轴风力机气动性能的主要因素,弦长c为基准,当微圆柱直径为0.03c、移动距离为0.2c及微圆柱中心距弦长为0.2c时效果最佳;主动微圆柱在中低尖速比下作用效果更明显,能显著抑制流动分离现象,同时升高叶片转矩,进而提高垂直轴风力机气动性能。

关键词：垂直轴风力机微圆柱流动控制气动性能

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分流导叶垂直轴风力机气动性能研究

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热能动力工程 2024年第3期39卷 166-172页

作者：朱致远叶舟欧华浩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

为提高垂直轴风力机气动性能,提出一种随相位角变化而改变相对夹角的分流导叶结构。以NACA0021为基础翼型,采用计算流体力学方法对分流导叶作用下垂直轴风力机风能利用系数、单叶片瞬时转矩、压力系数及速度场进行数值分析。结果表明:... 详细信息

为提高垂直轴风力机气动性能,提出一种随相位角变化而改变相对夹角的分流导叶结构。以NACA0021为基础翼型,采用计算流体力学方法对分流导叶作用下垂直轴风力机风能利用系数、单叶片瞬时转矩、压力系数及速度场进行数值分析。结果表明:静态和动态分流导叶均可提高垂直轴风力机气动性能,且动态分流导叶提升效果更为显著;相较于静态分流导叶,动态分流导叶垂直轴风力机在尖速比为2.33时风能利用系数最高可提升23%,在尖速比为2.03时静态分流导叶垂直轴风力机较原始垂直轴风力机风能利用系数提高37%;分流导叶也可使最佳尖速比前移,稳定叶片转矩波动,提升垂直轴风力机的运行稳定性。

关键词：垂直轴风力机主动控制分流导叶尖速比气动性能

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