2017年, 第5卷, 第6期　
刊出日期：2017-12-29

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  实度对垂直轴风轮功率系数影响的数值模拟分析

  陈宇明，傅秀聪，张骏升，欧宝星，吴池力，赵汝恒

  新能源进展. 2017, 5(6): 409-416. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.001

  摘要 ( 125 ) PDF全文 ( 1085 )   可视化   收藏

  垂直轴风轮是风能转换的主要设备之一，CFD方法是对其复杂绕流场进行数值模拟的有效手段。实度是影响垂直轴风轮性能的主要参数之一，由叶片数、翼型弦长及转子半径三个参数共同决定。为研究不同参数组合工况下垂直轴风轮的气动力学行为，采用SST-DDES方法对垂直轴风轮二维模型进行了数值模拟，并与已有研究结果对比分析，评估了SST-DDES预测垂直轴风轮气动性能的准确性。其次，对模拟结果有关键影响的计算域、网格精度以及时间步长进行了无关性研究，减少计算资源消耗并增进数值模拟的可靠性。最后，对多组不同实度的工况进行数值模拟，得到每种工况下功率系数与尖速比的关系曲线。结果表明，风轮实度在0.2 ~ 0.5之间时其功率系数峰值最大；两叶片风轮比多叶片风轮具有更高的功率系数峰值和更宽的有效尖速比范围；增大风轮的半径可显著提高风轮的功率峰值系数；风轮实度及半径一定时，不同叶片数和弦长组合具有相似的功率系数曲线
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  氢氧化钙对垃圾焚烧炉受热面积灰腐蚀的影响

  欧阳小平，徐海峰，周金鹏，赖建华，吴海泓，马晓茜，余昭胜，陈丽梅，林 延

  新能源进展. 2017, 5(6): 417-425. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.002

  摘要 ( 115 ) PDF全文 ( 1008 )   可视化   收藏

  为减缓垃圾焚烧炉受热面的腐蚀，以广东惠州光大博罗垃圾发电厂为研究对象，往炉膛中添加氢氧化钙，取外管壁腐蚀层以及积灰，用扫描电镜进行微观分析，并分别用能谱仪和X射线荧光光谱仪对积灰进行局部以及全元素组成分析。结果表明，添加Ca(OH)2能有效吸收烟气中含Cl、S等酸性气体，S在水冷壁腐蚀层的含量由25.33%降至8.17%，硫腐蚀显著减缓；而Na、K等碱金属在水冷壁腐蚀层的含量分别由0.89%、0.44%上升至4.81%、3.11%，一定程度上加速了碱金属腐蚀。水冷壁积灰中Fe的检出量由8.42%下降至4.54%，综合酸性气体腐蚀与碱金属腐蚀两方面的作用，添加Ca(OH)2能有效缓解焚烧炉高温腐蚀。
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  干热岩热能的热管开采方案及其技术可行性研究

  蒋方明，黄文博，曹文炅

  新能源进展. 2017, 5(6): 426-434. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.003

  摘要 ( 184 ) PDF全文 ( 1259 )   可视化   收藏

  常规增强型地热系统（EGS）通过流体工质在裂隙热储中的循环流动来开采岩石中的热能，需要消耗大量的泵功，存在工质流失、管道腐蚀结垢等问题，而且常常由于裂隙网络的井下连通性不够造成EGS建设的失败。为避免这些问题，本文首次提出采用热管来提取干热岩热能的技术方案。为强化热管蒸发段与周围岩石的传热，特别提出在目标热储内充填CO2流体工质、借助其自然对流强化干热岩热能开采，进一步通过数值仿真及理论分析探讨该方案的技术可行性。数值模型考虑了超临界CO2的变物性，研究了其在目标热储内的自然对流对热管采热的影响，模拟并比较了在不同条件下热管的采热速率。结果表明，调低热管的采热温度可以显著提高热管采热速率，并且当热储渗透率大于1 × 10−9 m2时CO2的自然对流作用会明显提升热管采热速率。本文还比较了热管加热段水平布置与竖直热管的性能差异，发现前者可以提高1.5 ~ 2.3倍的采热速率。另外，对该系统中水工质重力热管的携带极限以及管内蒸汽流阻进行了分析探讨。
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  H₂/空气质子交换膜燃料电池气体扩散层表面水滴行为的VOF模拟研究

  陈 旺，蒋方明

  新能源进展. 2017, 5(6): 435-442. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.004

  摘要 ( 124 ) PDF全文 ( 1167 )   可视化   收藏

  在研发和设计H2/空气质子交换膜燃料电池时，如何促进扩散介质及气流通道内液态水的传输是需要考虑的主要问题之一。本文运用FLUENT软件流体体积（VOF） 模块模拟了燃料电池气体扩散层表面液滴的形成、脱落及输运行为。液滴受气体剪切力、粘滞力和表面张力的共同影响，对不同的壁面浸润角和不同的气体剪切力，呈现出复杂的液滴动力学行为。考察了通道气体流速和扩散层表面浸润力对液滴行为的影响。结果表明，增大扩散层表面浸润角或入口气流速度均可以促进扩散层表面液滴的跃离，前者对液滴跃离的促进作用更大；扩散层表面的凹坑可以使液滴的跃离提前。此外，还发现阳极气流通道内液滴一旦形成，将更可能附着在扩散层表面而不易被气流带走。
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  含天然气水合物沉积介质力学本构关系及数值模拟研究现状

  张 峰，刘丽华，吴能友，卢静生，吴 起

  新能源进展. 2017, 5(6): 443-449. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.005

  摘要 ( 135 ) PDF全文 ( 1284 )   可视化   收藏

  天然气水合物是一种储量巨大的潜在能源，主要蕴藏在海域或陆地冻土带的多孔介质中。研究含天然气水合物沉积介质的力学性质是评价含水合物沉积介质稳定性以及水合物开采安全的基础。本文系统总结了含水合物沉积介质力学本构模型和力学数值模拟研究现状，指出邓肯–张模型和临界状态模型的适用范围及局限性，认为建立参数物理意义明确且能相对全面地描述含水合物沉积介质力学性质的力学本构方程还有很多挑战。针对含水合物沉积介质力学性质研究，开展多物理场耦合数值模拟研究是主要的研究手段。目前，TOUGH+HYDRATE和FLAC3D的耦合以及颗粒流（PFC）应用较多，考虑水合物在地层的实际分解过程，应该对沉积介质力学性质在水合物连续分解过程中的变化规律及与其他物理场的耦合作用进行深入研究。
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  木质纤维素类生物质组分分离研究进展

  陈 龙，余 强，庄新姝，亓 伟，王忠铭，袁振宏

  新能源进展. 2017, 5(6): 450-456. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.006

  摘要 ( 184 ) PDF全文 ( 1572 )   可视化   收藏

  木质纤维素类生物质是地球上最丰富的可再生资源，不仅可以转化为能源燃料及高附加值化学品，而且可以通过生物、物理或化学方法获得各种可再生的生物基材料，而将生物质组分分离是将其充分利用的重要前提。本文在介绍木质纤维素类生物质结构组成和特点的基础上，综述了木质纤维素类生物质组分分离的方法，并主要对高温液态水法、有机溶剂法和深度共熔溶剂法的应用进行了评述，提出了高温液态水耦合深度共熔溶剂的高效、绿色分离思路。
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  转轮除湿系统优化技术研究进展

  陈捷超，黄宏宇，何兆红，邓立生，刘 林

  新能源进展. 2017, 5(6): 457-465. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.007

  摘要 ( 140 ) PDF全文 ( 1561 )   可视化   收藏

  新型高效除湿技术可满足家居环境舒适性需求和相关工业行业除湿标准，符合节能环保政策要求。目前转轮除湿机技术已较成熟，具有系统设备简单、除湿费用低和绿色环保等优点，但仍然存在可改善的技术方向，比如提高除湿剂吸附能力、除湿装置内部传热传质性能、低品位能源利用效率等。本文针对转轮除湿系统的优化技术进行了讨论和总结，分别从新型复合除湿剂、除湿床结构、循环系统、低品位能源高效利用以及运行环境等五个优化方面进行阐述，为转轮除湿系统的实际应用提供参考。
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  外加剂对建筑垃圾再生砖早强性能的影响

  鲁 敏，熊祖鸿，林 霞，房科靖，郭华芳，陈 勇

  新能源进展. 2017, 5(6): 466-471. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.008

  摘要 ( 118 ) PDF全文 ( 969 )   可视化   收藏

  选用两种减水剂和四种早强剂对建筑垃圾再生砖进行改性，研究了其掺量对建筑垃圾再生砖早期抗压强度（8 h）的影响，并对不同龄期的建筑垃圾再生砖进行了XRD表征。实验结果显示：适量减水剂的添加可促进水化反应的进行，并抑制钙矾石晶核的过快生长，当聚羧酸系减水剂掺量为0.3%时，相应再生砖早期抗压强度可达10.45 MPa。早强剂NaCl、Na2SiO3?9H2O和Na2CO3可降低水化反应过程中Ca2+ 的浓度，减缓钙矾石晶核的生长速度，其中NaCl添加量为2%时，再生砖早期抗压强度可增加20%以上。而添加三乙醇胺（TEOA）的早龄期建筑垃圾再生砖中水化硅酸钙的XRD峰强度较低，后期强度则较高，说明水化硅酸钙的形成具有一定迟滞性。
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  基于GLRM模型和MC误差修正的中长期负荷预测

  崔 琼，舒 杰，吴志锋，黄 磊，姚文明，宋香荣

  新能源进展. 2017, 5(6): 472-477. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.009

  摘要 ( 107 ) PDF全文 ( 990 )   可视化   收藏

  为解决传统灰色模型（GM）忽略线性因素的不足和预测随机波动性大的序列误差偏大问题，提出了一种基于灰色线性回归模型（GLRM）与马尔科夫链（MC）的中长期负荷预测模型。通过搭建GLRM预测模型，分析模型拟合误差的转移规律，提出基于MC的预测误差定量估计方法，并在此基础上建立GLRM模型预测值的修正模型，构建GLRM-MC模型。实例仿真结果表明，该模型与GM模型和GLRM模型相比，能够更好地把握实际负荷的内在变化规律，可以在提高模型预测精度的同时，提升拟合和预测效果的稳定性。
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  太阳能光伏电站参数联合优化及应用

  沈 娜，郭长兴，韩凤琴

  新能源进展. 2017, 5(6): 478-483. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.010

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 1136 )   可视化   收藏

  太阳能光伏发电及应用是当前的一大研究热点。太阳能电站设计以往多采用经验值，现在开始要求最佳设计，未来将追求更个性化的设计。本文针对光伏发电系统发电量最大化、设计个性化的要求，开展了光伏电站多参数相互关联优化的研究，进行了电站的应用设计及运行。基于太阳辐射量最大的原则探讨了不同纬度光伏方阵的最佳倾角和方位角的组合，并开展了参数联合优化设计、相关预测及实验研究。获得高度相关的优化曲面、曲线及大数据群，可为太阳能光伏电站的优化设计及运行提供技术支持。
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  济南某基站自然冷源降温系统实验研究

  牛 琳，王显龙，李华山，廉永旺，卜宪标，王令宝，陶寿松

  新能源进展. 2017, 5(6): 484-488. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2017.06.011

  摘要 ( 109 ) PDF全文 ( 903 )   可视化   收藏

  近年来，随着IT行业的快速发展，通信基站空调系统能耗急剧增大。与传统蒸汽压缩式空调系统相比，自然冷源降温技术耗电量小、节能效果显著。本文针对在济南某基站采用自然冷源替代传统蒸汽压缩式空调用于机房降温的可行性进行了分析。结果表明，测试周期内，在4℃温差的自控启动条件下，降温主机的平均能效比可以达到12.78左右，且随着环境温度的降低，室内外温差、主机供冷率和阶段平均能效比均呈增大趋势。此外，通过对测试数据的回归拟合，给出了主机供冷率与室内外温差以及环境温度的经验关联式。实验结果表明，自然冷源降温是一种值得推广的机房节能技术。