摘要：为了更加准确地计算永磁直线电机矩形开槽情况下的气隙磁场分布,提出了一种改进的许-克变换解析计算方法.首先,采用等效磁化电流法,建立永磁直线电机初级铁芯无槽情况下的气隙磁场模型;其次,根据永磁直线电机的结构尺寸,并考虑初级铁芯矩形开槽的影响,对传统的许-克变换方法加以改进;然后,利用改进的许-克变换方法,解析计算矩形开槽永磁直线电机的气隙磁场分布.理论分析和真实的数据计算结果表明,与传统的许-克变换方法相比,所提出的方法更接近于有限元软件的计算结果.最后,根据改进的许-克变换解析计算方法,对电机气隙磁场分布进行优化设计,试制了一台短次级圆筒型永磁直线发电机.

摘要：采用CFD计算分析了国外某电站的卧轴双转轮混流式水轮机组效率较低、空化性能较差的原因:主要是流道复杂,水流不畅,导致水力损失较大.由于不允许对流道进行调整,因而只能对转轮部分进行优化研究.转轮优化从3个方面进行:采用不同的叶片翼型、调整转轮上冠线的曲度和左右转轮叶片位置.基于N-S方程和Spalart-Allmaras湍流模型,采用SIMPLIC算法,对优化后水轮机的全流道进行了三维定常湍流计算,获得了各过流部件的流动细节,预估了水轮机的性能.计算结果表明:采用Ⅲ型叶片转轮、B形上冠线,并且当左右2个转轮叶片位置不同这一方案时,水轮机过流量增大到28.55 m3/s,左转轮效率达92.24%,右转轮效率达91.78%.同时分析了计算转轮上的绝对压力值,得到了分别采用Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型叶片转轮的空化情况,结果表明:Ⅲ型叶片转轮的空化性能最好.

摘要：结合江苏苏北某电站,研究开发了一种设计水头为2 m左右的超低水头竖井贯流式水轮机.基于Navier-Stokes方程,采用SIMPLEC算法对该竖井贯流式水轮机全流道三维定常不可压湍流流场进行了数值模拟,分析了超低水头转轮叶片翼形、直径及安放角对水轮机性能的影响.分析了多个方案的水力性能,选出了最佳的水轮机转轮.结果表明:在满足电站设计要求的情况下,翼型优化后,转轮直径为1.75 m、叶片安放角为23°时的水轮机,在效率、水力损失等方面都表现出最佳的性能:该超低水头竖井贯流式水轮机在导叶开度为65°,设计水头为2.1 m时,数值模拟出的流量为10.05 m3/s,效率最高为87.6%.以GD-WS-35水轮机模型试验研究该水轮机的能量性能,在设计工况下,对数值模拟效率最高的水轮机方案试验的结果:模型装置的流量为0.398 m3/s,效率为83.34%;按原模型转换规律转换为原型装置数据,则流量为9.96 m3/s,效率为85.14%;数值模拟效率比模型试验效率的结果略高,误差范围为±3%.

摘要：为更深入研究轴流泵数值模拟的真实性与准确性及获得其内流场特性,结合南水北调东线工程某泵站模型试验数据,采用计算流体动力学软件Fluent,在多重参考系坐标下,基于Navier-Stokes方程组利用有限体积法进行了数值离散,分别选用S-A湍流模型以及RNGκ-ε湍流模型,以SIMPLEC方法对模型泵进行了数值模拟。将模拟结果在外特性上与试验数据进行了比较,选择计算结果与试验更接近的S-A湍流模型和0压力进口条件。通过观察流道内流态特性,并对计算结果进行研究,阐述了叶片上压力分布与流量之间的关系,分析了导叶的存在对流道内流态的影响。结果表明,由S-A湍流模型得到的数值模拟结果与试验十分吻合,平均效率误差小于3.72%;当进口压力值为0时,数值模拟效果好。由此证明了S-A湍流模型和0压力进口条件在轴流泵数值模拟上的优越性,该方案可以帮助深入研究分析轴流泵性能,也为轴流泵的设计提供了一种参考方案。

摘要：轮缘驱动型潮流能发电系统将导流罩、叶轮和发电机集成为一体化设计,叶轮直接驱动发电机旋转发电。最小启动流速是衡量系统性能的一个重要指标,决定其启动性能的主要因素为叶轮启动力矩、系统摩擦力矩和发电机齿槽转矩。对影响系统启动性能的主要因素进行了分析,详细分析了叶轮启动转矩和发电机齿槽转矩特性。使用理论分析结合有限元仿真方法分析了轮缘驱动型潮流能发电样机系统的启动特性,并通过样机实验验证了理论分析的正确性。本文的分析结论可以为轮缘驱动型潮流能发电系统的设计和分析提供一定理论指导。

摘要：在远离大陆的小岛上,电能和淡水都极其缺乏,而制淡水的反渗透海水淡化设备大多是通过电驱动,如何利用海岛周围丰富的海洋能进行直驱式海水淡化已成为迫切需要解决的问题。潮流能被认为是全球很有潜力的可再生能源,为此提出使用桨叶捕获潮流能,并将捕获的能量直接转换为高压海水进行海水淡化,同时对海水淡化过程产生的浓海水进行能量回收。系统减少了中间过程的能量转化次数,大大提高了潮流能转换效率,而且系统中的蓄能器也对进入反渗透装置的海水压力起到了稳定的作用。对潮流能海水淡化的过程建立了数学模型,为进一步研究潮流能海水淡化提供了理论基础。实验表明文中提出的海水淡化系统已完全达到设计要求,为潮流能海水淡化的商业化奠定了基础。

摘要：文章为解决水平轴潮流能发电系统在低于设计流速下叶轮能量捕获效率低的问题,运用最大功率跟踪控制理论及叶轮与变量泵传动轴力矩平衡方程,建立了变量泵反力矩参考值模型,设计了间接速度控制的压力反馈加转矩控制系统,通过小范围内调节变量泵排量,实现叶轮最大功率捕获。整个系统的性能在自动化工作室(automation studio)中进行了仿真测试,实验样机也进行了海上试验。仿真测试和海试结果显示,该控制系统工作稳定性好,仿真和海试时叶轮的捕获功率系数分别在0.35和0.33附近波动,相比不加控制,分别增加了约0.03和0.05,提高了叶轮的捕获效率,验证了控制系统的有效性。

摘要：为了使波浪发电系统具有传动平稳、调速方便等优点,设计基于液压传动的振荡浮子式波浪能发电装置.该装置通过浮子、波浪板与群组油缸技术获取波浪能量;使用蓄能稳压的方法保证液压系统压力稳定;通过调节变量液压马达的排量达到发电机电量输出稳定.给出该发电系统的数学模型,应用AMESim软件对液压发电系统进行仿真,通过平台实海况试验进行验证.仿真结果和试验结果表明,该发电系统不仅可以保证液压系统压力稳定,还可以达到发电机输出功率稳定,验证了采用液压传动方法的振荡浮子式波浪发电系统设计的合理性.

摘要：针对定桨距桨叶在时变潮流流速中设计流速选取的关键问题,应用叶素动量与流体动力学理论,建立变流速中设计流速与桨叶捕获功率之间的数学模型。结合韭山列岛的实测数据,以潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能量最大为目标,利用MATLAB计算迭代得到合适的设计流速。与最大潮流流速作为设计流速的设计方法作对比,对不同流速下桨叶的旋转角速度及捕获功率情况作理论预测对比。搭建实验平台进行实际测试,结果显示:基于合适设计流速下的桨叶设计在潮流流速变化的大部分时间段内功率捕获优于以往设计桨叶,在潮流流速变化的一个半月周期内捕获总能提高了约8%,验证了该设计方法的正确性与合理性,本结论对变流速中定桨距桨叶的设计具有一定参考价值。

摘要：依托500 kW海洋能独立电力系统示范工程,针对最大流速在2 m/s左右的潮流能资源,以提高发电量和降低装置成本为目标,对中低流速潮流能发电系统的水轮机的选型、叶片优化设计、变桨距机构设计、传动系统及发电机设计等关键技术进行了研究并对相关装置进行了设计,为开发我国中低流速的潮流能源提供了技术支持。