摘要：以热空气吹掠型太阳能蒸馏器为研究对象,利用数值模拟结果和均匀设计法分析蒸馏器内流动与传热场协同角的变化规律和影响因素。结果表明,影响场协同角的主要因素是热空气进口速度,热空气进口温度和水温的影响不显著。在蒸馏水温30~70℃、进口空气温度40~90℃,进口空气速度为8 m/s时平均传热场协同角最小,为73.14°,传热系数最大,可达到同等条件下自然对流传热系数的4倍。

摘要：为了提高太阳能界面蒸发的蒸发效率,从改变结构设计和光热材料两个方面出发,设计了一种热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置。该蒸发装置利用平板型太阳能空气集热器产生的高温空气吹过蒸发表面,加速界面蒸发;同时利用氧化石墨烯的性能优势,制备了氧化石墨烯/聚酰亚胺/聚四氟乙烯膜(GO/PI/PTFE)复合薄膜作为光热材料,以提高装置蒸发效率。最后通过实验对该蒸发装置的性能进行分析验证。研究结果表明:制备得到的GO/PI/PTFE复合薄膜具有更强的光吸收能力,且亲水性能更佳。在蒸发表面吹入速度为4 m/s、温度为65℃的热空气,太阳辐照度为1000 W/m^(2)的条件下,在1800 s时,采用GO/PI/PTFE复合薄膜但无热风吹掠的蒸发装置对应的蒸发速率为1.22 kg/(m^(2)·h),与纯水蒸发装置相比,蒸发速率提高了3.2倍,蒸发效率提高了59.5%;热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置的蒸发效率为88.0%,高于纯水蒸发装置和无热空气吹掠的蒸发装置,与纯水蒸发装置相比,其蒸发速率提高了5.5倍,蒸发效率提高了68.0%。热空气吹掠可以提高蒸发量,进而提高蒸发装置的蒸发效率。研究结果可为后续提高热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置蒸发效率的研究提供理论依据和实验基础。

摘要：针对线性菲涅尔反射式(LFR)聚光集热系统镜面积尘所引起的光学损失问题,建立镜面积尘的系统三维模型,利用蒙特卡洛光线追迹法进行光学仿真模拟,研究灰尘颗粒形状、粒径以及镜面积尘密度对光线路径、系统能流密度和聚光效率的影响,并利用LFR能流密度测试系统来验证仿真模拟方法的可靠性。结果表明,球体颗粒对光线有汇聚作用,入射至正方体颗粒的光线会被完全吸收,镜面积尘密度增加1 g/m^(2),吸热管周的平均能流密度降低625.17 W/m^(2),系统的聚光效率下降5.53%,且镜面积尘颗粒的粒径越小,吸热管周的能流密度下降越严重,不同积尘密度下仿真模拟与试验测试的能流密度变化趋势一致,两者之间误差为9.6%。

摘要：依据二阶响应曲面设计原理,构建铺层参数各自不同水平方案。以整体结构性能最优为目标,铺层参数为自变量,叶片强度、刚度为响应变量,采用Design Expert中Box-Behnken试验设计方法进行试验设计,仿真分析叶片静强度和刚度;经多元线性回归分别建立铺层参数与Tsai-wu失效因子、最大位移之间的二阶耦合映射关系,并对数学模型及回归系数进行显著性检验;分析单一铺层参数和两两交互作用对叶片结构性能的影响,获得性能优化的铺层参数取值,验证方法的正确性和有效性。

摘要：筛选了一种新翼型,基于Wilson理论设计了300W定桨距水平轴风力机,与传统FX 63-137翼型气动性能进行了计算比较。结果发现:同等设计条件下,新翼型的风轮比FX 63-137风轮有效尖速比范围增大2倍,功率系数C P值在0.3以上的区域所对应的尖速比λ从4.7～6.3范围扩大到4～10.5范围,整体的功率系数变化较平缓;最大推力系数C T降低且在高尖速比时一直变化平稳;有效转矩系数C M从4～6.7范围扩大到3～12.3范围。风力机样机在低速风洞进行了实验,验证了该新翼型具有非常好的空气动力性能;在4～14m/s风速范围内,新翼型的风力机与市场上某300W传统翼型的风力机相比较,功率平均提高了30.76%,尤其在4～6m/s风速范围时,功率的相对提高率较大,可更好地利用中低风速。通过计算和实验表明:该新翼型是风力机叶片的理想翼型,该文所选用的计算方法正确、可靠。

摘要：为了获得风轮1,2阶振动频率随工况变化的敏感性,寻找风力机避振设计的主要途径及准确判别风力机发生疲劳损伤或断裂事故的主要诱因,利用流固耦合分析方法,针对某小型水平轴风力机风轮进行数值模态分析,分别获得了风轮1,2阶振动频率随来流风速和离心力变化的响应曲线,并用试验验证了数值计算结果的可靠性。研究结果表明:离心力对风轮动态振动频率的影响较气动载荷显著;风轮1阶对称振动频率随工况变化最为敏感,其触发的振动应力大于风轮其他1,2阶振动应力,是风轮结构动力学特性设计中最值得关注的参数;风轮1阶动频随气动载荷变化的生长规律呈二次方曲线形式,2阶动频随气动载荷变化的生长规律呈线性。

摘要：该文揭示了重力回位型风力机侧偏过程中的风轮侧偏、尾翼气动力及重力回位的产生机理,推导出其力矩的精确计算公式,并给出一种风力机调速机构的设计方法;在力矩动态平衡的条件下,对300 W风电机组的限速控制机构进行设计计算,结果表明该设计符合重力回位调速的要求,对今后重力回位调速型风力机的设计和优化具有较重要的实用价值。

摘要：以S系列新翼型为例,针对设计风速最佳攻角含有叶尖涡的复杂流动,提出一种采用分区域过渡层网格的方法来改善叶尖涡模拟的新网格生成策略。这种利用过渡层网格从叶片的贴体网格区域向中部加密网格区域中捕捉叶尖涡形成的位置和大小,通过控制网格梯度变化能获得高精度计算结果。数值计算和分析表明:该网格能合理捕捉到S系列新翼型叶尖涡的细节变化信息以及叶轮表面压力分布的细节变化特性,发现了风力机叶尖涡在初期向内迁移的现象。证明该网格生成策略合理有效。

摘要：应用粒子图像测速(PIV)技术测试膜面附近的气液两相流动力学特性,在6种不同曝气强度条件下,测试得到膜面附近的液相流场数据,并计算得到膜面传质系数、浓差极化边界层厚度以及膜面切向应力等膜面传质特性参数。结果表明,曝气强度和液相速度对膜面传质特性的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得膜面传质特性加强。本文的研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。

摘要：采用LES方法,对自行开发设计的100 W小型水平轴风力机在有、无风切变两种入流情况下的尾流特征进行了模拟计算,计算中提取了流场稳定后的x、y、z三个方向的瞬间速度、压力等参数的600个数据样本,计算得到了尾流内轴向速度和湍流强度的方均根值,分析了有、无风切变两种入流情况下风力机尾流内的时间平均轴向速度、湍流强度及涡结构等流动特征。结果表明:无风切变入流情况下,尾流内的叶尖涡、中心涡及轴向速度都呈现对称性;而风切变入流情况下,尾流内叶尖涡螺旋轨迹上面部分的螺距明显大于下面部分的螺距,呈现出了非对称性,而中心涡和轴向速度也都呈现出一定的非对称性,且风切变入流情况下尾流内的涡传播距离更远;在y/d<6的近尾流区域内,无论入流是否存在风切变,风力机尾流膨胀现象都不很明显;在相同入流湍流强度条件下,有、无风切变入流情况下尾流内湍流强度的变化规律相似,入流风切变对尾流内湍流强度的影响较小。