| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 目录 | 第9-13页 |
| 主要符号含义 | 第13-15页 |
| 第1章 绪论 | 第15-29页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第15-21页 |
| 1.1.1 风力发电发展概述 | 第15-17页 |
| 1.1.2 现有储能技术的比较 | 第17-19页 |
| 1.1.3 微型压缩空气储能—风电耦合系统 | 第19-21页 |
| 1.1.4 课题的研究意义 | 第21页 |
| 1.2 涡旋机械的国内外研究现状 | 第21-27页 |
| 1.2.1 涡旋压缩机、涡旋膨胀机的工作原理 | 第21-23页 |
| 1.2.2 涡旋压缩机、涡旋膨胀机的应用现状 | 第23-25页 |
| 1.2.3 涡旋机械的关键技术研究 | 第25-27页 |
| 1.2.4 存在的主要问题 | 第27页 |
| 1.3 本文的主要研究内容 | 第27-28页 |
| 1.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第2章 涡旋式压缩/膨胀复合机的设计 | 第29-50页 |
| 2.1 微型压缩空气储能—风电耦合系统方案 | 第29-30页 |
| 2.2 涡旋复合机的涡盘设计 | 第30-34页 |
| 2.2.1 涡盘型线类型的确定 | 第30-31页 |
| 2.2.2 涡盘结构参数设计 | 第31-34页 |
| 2.3 压缩和膨胀模式下工作腔的容积变化规律 | 第34-38页 |
| 2.3.1 动、静涡盘的啮合点及膨胀起始角 | 第34-36页 |
| 2.3.2 膨胀模式下吸气腔、膨胀腔和排气腔的容积 | 第36-38页 |
| 2.3.3 压缩模式下吸气腔、压缩腔和排气腔的容积 | 第38页 |
| 2.4 排气孔和工作模式切换机构设计 | 第38-43页 |
| 2.4.1 排气孔的开设区域 | 第38-40页 |
| 2.4.2 压缩和膨胀模式切换机构 | 第40-43页 |
| 2.5 涡旋复合机的三维实体建模 | 第43页 |
| 2.6 机械耦合连接装置的设计 | 第43-48页 |
| 2.6.1 动力分解 | 第44页 |
| 2.6.2 动力合成 | 第44-45页 |
| 2.6.3 微型压缩空气储能—风电耦合系统工作模式的实现 | 第45-48页 |
| 2.7 本章小结 | 第48-50页 |
| 第3章 涡旋式压缩/膨胀复合机工作过程的数学建模 | 第50-65页 |
| 3.1 涡旋复合机膨胀过程的热力学模型 | 第50-54页 |
| 3.1.1 基本假设 | 第50页 |
| 3.1.2 控制容积 | 第50-51页 |
| 3.1.3 几何模型 | 第51页 |
| 3.1.4 质量模型 | 第51-53页 |
| 3.1.5 理想气体状态方程 | 第53页 |
| 3.1.6 能量守恒方程 | 第53-54页 |
| 3.2 涡旋复合机膨胀过程的动力学模型 | 第54-56页 |
| 3.3 模拟与分析 | 第56-64页 |
| 3.3.1 数值方法的选择 | 第56-58页 |
| 3.3.2 工作腔容积的变化 | 第58-59页 |
| 3.3.3 工作腔内气体压力的变化 | 第59-62页 |
| 3.3.4 进气压力对涡旋复合机主轴转速和转矩的影响 | 第62-63页 |
| 3.3.5 进气孔对涡旋复合机主轴转速和转矩的影响 | 第63-64页 |
| 3.4 本章小结 | 第64-65页 |
| 第4章 涡旋式压缩/膨胀复合机的流场数值模拟 | 第65-83页 |
| 4.1 控制微分方程组的建立 | 第66-69页 |
| 4.1.1 连续性方程 | 第66-67页 |
| 4.1.2 动量守恒方程 | 第67页 |
| 4.1.3 能量守恒方程 | 第67页 |
| 4.1.4 湍流模型 | 第67-69页 |
| 4.1.5 控制方程组 | 第69页 |
| 4.2 网格划分及动网格的实现 | 第69-73页 |
| 4.2.1 求解域内网格划分 | 第70-71页 |
| 4.2.2 应用动网格技术实现涡盘运动 | 第71-73页 |
| 4.3 数值模拟求解方法 | 第73-74页 |
| 4.3.1 边界条件和初始条件的设置 | 第73页 |
| 4.3.2 求解策略设置 | 第73-74页 |
| 4.4 数值模拟结果及分析 | 第74-78页 |
| 4.4.1 压力场的分布 | 第74页 |
| 4.4.2 气体密度的变化 | 第74-76页 |
| 4.4.3 速度场的分布 | 第76-78页 |
| 4.5 型线起始段修正对流场的影响 | 第78-82页 |
| 4.5.1 两段圆弧型线修正法 | 第78-80页 |
| 4.5.2 压力场的分布比较 | 第80-81页 |
| 4.5.3 进、排气口处的流量比较 | 第81-82页 |
| 4.6 本章小结 | 第82-83页 |
| 第5章 涡旋式压缩/膨胀复合机的性能实验研究 | 第83-101页 |
| 5.1 涡旋式压缩/膨胀复合机性能实验平台 | 第83-86页 |
| 5.2 压缩性能测试 | 第86-91页 |
| 5.2.1 实验目的及方案 | 第86-87页 |
| 5.2.2 实验结果及分析 | 第87-91页 |
| 5.3 膨胀性能测试 | 第91-98页 |
| 5.3.1 实验目的及方案 | 第91页 |
| 5.3.2 进气压力对涡旋复合机输出能量及效率的影响 | 第91-94页 |
| 5.3.3 进气流量对涡旋复合机输出能量及效率的影响 | 第94-96页 |
| 5.3.4 负载对涡旋复合机输出能量及效率的影响 | 第96-98页 |
| 5.4 仿真结果与实验值比较 | 第98-99页 |
| 5.5 本章小结 | 第99-101页 |
| 第6章 涡旋式压缩/膨胀复合机的能量转换效率 | 第101-116页 |
| 6.1 能量转换效率的定义 | 第101-104页 |
| 6.1.1 压缩气体的气动功率 | 第101-102页 |
| 6.1.2 涡旋复合机工作过程中的能量转换和损失分析 | 第102-103页 |
| 6.1.3 能量转换效率 | 第103-104页 |
| 6.2 型线起始段修正对涡旋复合机性能的影响 | 第104-108页 |
| 6.2.1 型线修正前后压缩性能对比 | 第104-106页 |
| 6.2.2 型线修正前后膨胀性能对比 | 第106-108页 |
| 6.3 进排气口尺寸对涡旋复合机性能的影响 | 第108-113页 |
| 6.3.1 增大进气孔尺寸 | 第108-109页 |
| 6.3.2 增大排气孔尺寸 | 第109-110页 |
| 6.3.3 进、排气孔尺寸比例 | 第110-113页 |
| 6.4 提高能量转换效率的其他措施 | 第113-114页 |
| 6.4.1 采用基圆半径连续改变的圆渐开线 | 第113页 |
| 6.4.2 采用组合型线 | 第113-114页 |
| 6.5 本章小结 | 第114-116页 |
| 第7章 结论与展望 | 第116-120页 |
| 7.1 研究工作和结论 | 第116-118页 |
| 7.2 创新点 | 第118页 |
| 7.3 工作展望 | 第118-120页 |
| 参考文献 | 第120-128页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果 | 第128-129页 |
| 致谢 | 第129页 |
