摘要：垂直轴风力机因其易大型化优势逐渐成为研究热点,但涉及结构方面的研究较为有限。因此,以5 MW垂直轴风力机为研究对象,提出了满足结构性能需求的叶片及支撑杆复合材料铺层设计方案。通过计算流体力学方法获得极端环境下气动载荷并加载至风力机表面,利用有限元方法对其进行静力学及模态分析。结果表明,提出的风力机叶片、支撑杆及塔架等主要结构部件在极端载荷下有足够的安全性,其最大位移位于叶片尾缘顶部,最大应力位于塔架与支撑杆连接处,最大应变位于与支撑杆接触的叶片腹板;停机迎风状态下垂直轴风力机风轮仍存在较强的扭转载荷特征;风轮工作频率小于风力机1阶固有频率,且其相对差超过10%,风轮在额定条件下不会发生共振。

摘要：为提高大型风力机叶片结构强度,已逐渐使用碳纤维材料替代传统玻璃钢纤维应用于铺层设计中,但碳纤维高昂的制造成本使其难以覆盖叶片整体区域。因此,研究叶片碳-玻纤维铺层材料混掺比例及相对位置对结构性能的影响有助于获得高性能、低成本的风力机叶片。通过Ansys软件调整叶片主梁对应位置的碳纤维和玻璃钢材料比例与铺设相对位置,并采用计算流体力学方法与有限元方法相结合的方式对其进行结构静力学、模态及屈曲分析。结果表明,叶片主梁使用碳纤维与玻璃钢纤维混掺铺层可获得与纯碳纤维叶片相近的性能表现;当碳纤维接近叶尖时,可提高叶片1阶模态和屈曲因子;而当碳纤维接近叶根时,对叶片最大应力应变方面的影响较小;在确保叶片稳定及抗共振性能的前提下,当碳纤维与玻璃钢纤维铺层比例为3∶1且碳纤维接近叶根时,叶片综合性能最佳。

摘要：针对PEMFC引射器的性能受结构尺寸影响,且根据主流设计方法所得到的方案存在严重的设计点偏离问题,本文开展引射器优化设计。首先根据索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,确定需要优化的参数;然后采用拉丁超立方试验设计方法确定初始样本点,样本点的响应值均由CFD计算分析得到;接着构造径向基函数代理模型,并对其进行超参数调优提高模型性能;再通过粒子群优化算法对当前代理模型进行优化,获得原优化问题的可能最优解;在优化过程中逐步增加内部样本点,并更新代理模型以提高其在全局最优解附近的精度;最后对优化参数进行相关性分析。使用该方法对某引射器进行优化设计,结果表明:引射器在最优设计点处引射系数提高22.5%;喷嘴出口直径、混合室入口直径、喷嘴距混合室入口间的距离对引射器性能具有较大影响。

摘要：为了实现对机柜温度的精确控制,设计了一种电器柜集成半导体空调,采用标定型房间量热计法,通过试验研究了输入电流(6~11 A)、环境温度(26~35℃)、箱内外温差(0~40℃)、热端风量等参数对机柜半导体空调制冷性能的影响。结果表明:在环境温度26℃,箱内外温差20℃时,半导体空调最佳工作电流为8 A(36 V),此时制冷量最大(213 W);当电流为8 A(36 V)时,随着环境温度(20~35℃)升高,制冷量提高了13.9%,COP提高了11.9%;随着箱内外温差(0~40℃)增大,制冷量和COP均显著增大(108~340 W,0.38~1.21),热交换量的提高是制冷量上升的主要原因;热端风扇的风量从108.6 m^(3)/h升高至156 m^(3)/h时,制冷量提高了4.02%,COP提高了1.50%。研究结果可为机柜半导体空调设计优化提供参考。

摘要：选择准东高铁煤将军庙煤作为研究对象,通过改变添加剂Fe_(2)O_(3)含量,研究铁含量对准东高铁煤灰熔融特性的影响,进一步分析准东高铁煤煤灰中矿物的演变规律,并计算分析煤灰的黏度。结果表明:在将军庙原煤煤灰中,低熔点矿物钙镁黄长石的生成是其灰熔融温度较低的主要原因;当将军庙煤中Fe_(2)O_(3)质量分数为8%时,煤灰的变形温度(DT)、软化温度(ST)均降至最低,主要原因是生成了大量铁橄榄石;将军庙煤中Fe_(2)O_(3)质量分数大于8%时,煤灰矿物中出现高熔点矿物的莫来石,使其DT和ST均上升;温度超过1000℃后,随着温度的继续升高,煤灰的黏度逐渐减小;Fe_(2)O_(3)质量分数为8%的煤灰黏度最先进入煤灰的强沉积区间,沾污结渣情况最严重;温度为1300℃时,不同Fe_(2)O_(3)质量分数下煤灰的黏度基本相同。

摘要：微通道冷却是解决高热流密度散热问题最有效的技术之一,具有传热效率高、热阻低、结构紧凑等优点,但同时存在压降增加的问题。微通道的结构是影响其流动与传热性能的重要因素。针对该问题,简述了国内外对单相液冷微通道散热器在结构设计方面的研究进展,分为通道几何结构、扰流结构、针肋结构、多层结构、仿生结构和复合强化结构。结合各结构强化传热的原理,分析其在传热系数、压降、综合性能、均温性等方面的优缺点,并对微通道散热器常用的基体材料与加工方法进行了成本分析。基于上述总结与介绍,从应用角度展望了微通道散热器的前景与发展方向,指出复合结构的应用、仿真与实验的结合、材料学与加工技术的进步以及学科交叉是今后结构研究的重点。

摘要：香菇干燥是防止香菇出现腐烂、褐变等问题的一种有效方法,而在干燥过程中,装填密度对系统性能及干燥品质均具有重要影响。基于新设计的准双级补气增焓热泵闭式干燥系统,实验研究了不同香菇装填密度对水分比、干燥速率、系统能效比(COP sys)、单位能耗除湿量(SMER)、单位能耗干燥量及复水比的影响规律。结果表明:在干燥室送风温度为55℃和循环风量为580 m^(3)/h的条件下,随着装填密度从1.5 kg/m^(2)增至3.0 kg/m^(2),香菇干燥速率逐渐下降,平均COP sys、平均SMER、单位能耗干燥量及复水比均先增大后减小;当装填密度为2.4 kg/m^(2)时,平均SMER、单位能耗干燥量和复水比均取得最大值,分别为0.320 kg/(kW·h)、0.391 kg/(kW·h)和3.6;当装填密度为2.7 kg/m^(2)时,平均COP sys取得最大值4.22。

摘要：为使锂离子电池组的散热达到更高的安全性,设计了锂离子电池组的一种液冷冷却模型,该模型采用两种流体进行冷却.对模型中不同雷诺数、不同微通道个数、不同微通道半径等条件下的电池温度分布进行了模拟研究.模拟结果表明:雷诺数对锂离子电池组的散热影响存在临界值;对各条件进行优化分析,优化后的液冷冷却模型在理论上能有效降低锂离子电池组的最高温度,与单体电池在2C放电倍率的工况下相比,锂电池最高温度下降了26.24 K,并改善了锂离子电池组的温度分布均匀性.

摘要：在单一颗粒系中,消光光谱法颗粒粒径测量模型通常基于Mie散射理论和Lambert-Beer(LB)定律。但多种颗粒物构成的混合颗粒系的消光特性更为复杂,颗粒粒径与混合比均会影响消光谱,需要发展新的理论模型。作者设计一种蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)原理的混合颗粒系消光模型,将入射光束离散化成光子,通过追踪其从发射至接收/逃逸过程中所有事件,统计光子去向并研究混合颗粒系的消光特性。为了验证蒙特卡罗模型的准确性,分别对聚苯乙烯和玻璃微珠单一颗粒系中消光谱进行数值计算,结果与Lambert-Beer定律预测误差小于2%。进一步将模型扩展至由聚苯乙烯和玻璃微珠构成的混合颗粒系,其消光谱随玻璃微珠占比(混合比)增大而依次递增,直至混合比为1时退化为单一颗粒系,而波长减小时,消光随混合比变化趋势由线性向非线性转变,两种颗粒自身消光特性差异越大则非线性趋势越明显,说明混合系消光值由颗粒类型、混合比、颗粒粒径和光波长共同决定且相互耦合。根据预测消光谱,采用三种全局最优算法对混合颗粒粒径和混合比参数反演。结果表明:混合比单参数反演结果的误差最小,均在1.5%以内;对两种颗粒粒径进行双参数反演时,误差均在3%以内;对两种粒径和混合比进行三参数同步反演时,误差增大,但均在10%以内。综合分析三种反演算法,PSO算法耗费时间最长,是其他算法的数倍,IGA算法效果较好且更加稳定。初步验证了设计的蒙特卡罗模型可应用于混合颗粒系的消光谱预测,实现了两种颗粒粒径与颗粒系混合比的同步反演。

摘要：为研究风力机结构设计载荷需求与抗震强度之间的关系,通过Wolf方法考虑土-构耦合效应,并基于开源软件FAST建立通用的风力机地震工况动力学仿真模型。以AOC 50 k W、Wind PACT 1.5 MW和NREL 5 MW三台不同功率的风力机为研究对象,计算101种不同强度地震与湍流风联合作用下,三台风力机在不同运行方式下的结构动力学响应。结果表明:地震载荷加剧了风力机塔顶振动,在加速度峰值为2.14 m/s^2的地震作用下,NREL 5 MW风力机机舱加速度波动范围增大4.7倍。由此诱发紧急停机,叶片顺桨过程中使得气动阻尼急剧降低,从而导致结构载荷发生增幅振荡,说明地震发生时,紧急停机操作并不能有效降低塔顶振动。在高强度地震工况下,塔基弯矩最大响应值与设计地震加速度峰值之间为线性关系。提出了一种新的塔基结构强度设计需求预估模型,在不同强度地震范围均有较高的拟合度,可为抗震型风力机结构载荷设计提供较高的参考价值。