华南理工大学周斌珍获国家专利权
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龙图腾网获悉华南理工大学申请的专利一种新式风机径向感应区域的计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119647350B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510175292.0,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权一种新式风机径向感应区域的计算方法是由周斌珍;杨知为;林超暖;聂祖立;袁煜明设计研发完成,并于2025-02-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种新式风机径向感应区域的计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种新式风机径向感应区域的计算方法,属于风机计算的技术领域;通过将风机感应区域的速度场划分成轴向和径向速度针对径向速度场进行数理分析,针对速度场分布的自相似性,拟合计算流体力学方法的高精度数值模拟结果,并加入涡流方程对速度场进行建模,从而模拟风机感应区域的速度分布,本发明采用上述方法,在考虑了下游风机对上游风机影响的同时,也可以计算横向风机之间的相互作用,填补了普通风场流场模型对风机之间作用考虑不充分的缺点,使风场计算精度更高,计算更加充分。
本发明授权一种新式风机径向感应区域的计算方法在权利要求书中公布了:1.一种新式风机径向感应区域的计算方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:在风场中依据需要布设若干个风机,将风机的速度场划分成轴向速度场和径向速度场,其中径向速度场等于感应区径向速度场,感应区径向速度场表示风机之间横向感应区域的相互影响,设置自由入流风速为;步骤2:对于,针对风机叶梢两侧感应区的轴对称自相似径向速度分布,建立数学方程对径向感应区域进行建模,并根据雷诺时均方程的模拟结果拟合建立形状函数,来描述自相似的径向感应区域,加入数值拟合的感应因子进行修正,得到感应区径向速度的计算方程;步骤2的具体过程如下:以目标风机叶尖为原点建立直角坐标系,定义一个感应区形状函数公式如下: ; ; 是坐标r,y下的局部轴向感应因子,依据上式,定义特征半宽度,表示为风机感应中心线感应到一半时的径向位置,得到公式如下: ;上式中,y指流场中任意一点的Y轴方向坐标,r指相应垂直于Y轴方向的径向坐标,指在坐标的有效径向风速,指在r=0,即Y轴方向中心线时,风机盘面的有效径向风速,指在r=0位置的局部径向感应因子,是风机感应中心线感应到一半时的径向位置;对进行无因次化处理得到,对进行无因次化处理得到,具体如下: ,;得到风场感应区任意一点径向速度的表达式如下: ;使用描述和的关系,将转化成由表示的函数得到,通过模拟实验得到公式如下: ; ;上式中,R为风机转子的半径,为标准化之后的风场感应区任意一点径向速度,对结合自相似平面喷流的均匀湍流粘度解采用了一个高斯分布形状函数来描述径向感应区域的速度分布形状和扩散情况,的公式如下: ; 和为计算参数,通过与雷诺时均方程模拟结果进行拟合得到,对于局部轴中心感应因子,采用涡旋模型来表征: ; ;加入与推力系数相关的转子平面处径向感应因子,在方程中加入了转子平面处的径向感应因子,为推力系数,相应加入了缩放因子进行修正,采用拟合的方式进行求解: ;上式中,是近场缩放因子,是远场缩放因子,是近场与远场之间的插值系数,近场缩放因子和远场缩放因子的计算公式如下: ; ;上式中,近场缩放因子使用三次多项式进行拟合,均是计算参数,通过拟合风洞实验数据和数值模拟数据得到;远场缩放因子使用正弦函数拟合,均为计算参数,近场与远场之间的插值系数的公式如下: ; ;其中,和分别指在取值范围内函数所能取到的最大值和最小值;目标风机的风场径向感应区风速的公式如下: ;上式得到感应区径向速度进行后续计算;步骤3:采用步骤2的方法,重复迭代计算风场中每台风机的感应区径向速度场;步骤4:将所有风机各自的感应区径向速度场整合至风机的速度场中,得到风机有效速度场。
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