2018年第33卷第6期文章目次

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  • 1  水平微细管内CO2流动沸腾流态研究
    姜林林
    2018, 33(6):1-7.
    [摘要](515) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)
    摘要:
    摘 要:针对CO2水平微细管内流动沸腾换热流态及流态转变特性进行实验研究。实验工况:热流密度(5~35 kW/m2)、质量流率(50~600 kg/(m2· s))、饱和温度(-40~0 ℃)、管径(0.5~1.5 mm)。实验表明:CO2在微细管内实际流态分别是泡状流、弹状流、间歇流、层流、波状流、混状流、环状流和雾状流;干涸过程中的流态主要为环状流-雾状流、波状流-雾状流的过程及不稳定的环状流;通过理论计算获得CO2微细管内流动沸腾换热流态图,流态图显示热流密度对高干度区域流态转变有显著影响,质量流率大小直接决定了换热过程所经历的流态;不同饱和温度工质热物性不同改变了流型;理论分析所采用的流态形式与实际CO2在微细管内所具有的流态类型基本一致。
    2  超临界压力下乳化碳氢燃料换热特性实验研究
    胡琼宇
    2018, 33(6):9-13.
    [摘要](357) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)
    摘要:
    摘 要:为研究乳化碳氢燃料在矩形通道内的换热特性,在压力为3 MPa,质量流量为2.6 g/s,出口流体温度分别为450、500、550、600和650 ℃,乳化碳氢燃料含水质量分数分别为10%、20%、30%和50%的实验条件下,进行了实验研究,分析了乳化碳氢燃料的含水质量分数与出口流体温度对燃料在矩形通道内的热沉、热流密度与对流换热系数的影响,并与纯碳氢燃料作对比。研究表明:燃料在通道内热沉与热流密度均随含水质量分数与出口流体温度的增加而增加;纯碳氢燃料在通道内的对流换热系数沿轴向逐渐增加;乳化碳氢燃料在通道内会发生传热恶化,第一次传热恶化点随出口流体温度的增加向通道入口方向移动;含水质量分数越高,第一次传热恶化发生越早,第二次传热恶化发生越晚。
    3  三维双侧水平强化管R245fa凝结换热性能试验
    方婷婷
    2018, 33(6):14-19.
    [摘要](384) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)
    摘要:
    摘 要:由于制冷剂R11和R123对臭氧层有破坏作用,为完成环保新工质R245fa对R11和R123的替代工作,对R245fa在内螺纹外斜翅片的三维双侧强化管外的凝结换热性能进行试验。数据处理过程中,采用Wilson图解法获得管内水侧对流换热系数及其计算关联式,再利用热阻分离法获得管外凝结换热系数。研究表明:试验中管内对流换热系数高于管外冷凝换热系数,所以管外侧的传热热阻是占据主导地位的传热热阻;相对于光管,R245fa在三维双侧强化管管内换热强化换热倍率为3.58,管外强化换热倍率为2.48;对实验数据进行拟合,得到管外换热系数的变化规律和凝结换热关联式。
    4  钝体形状对微小尺度驻涡燃烧室性能的影响
    郭帅帅
    2018, 33(6):20-25.
    [摘要](847) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](77)
    摘要:
    摘 要:为分析钝体形状对微小型驻涡燃烧室性能的影响,对带有矩形、三角形、圆弧形钝体的燃烧室进行了数值模拟。研究表明:钝体形状对钝体尾部回流区长度的影响较大,三角形钝体尾部的回流区最长,为1.1 mm,矩形钝体尾部的回流区最短,为0.95 mm;不同的钝体形状对主流的阻碍程度不同,使得圆弧形钝体的总压损失最低,为2.20%,长方形钝体的总压损失最高,为2.42%;不同的钝体形状对燃烧效率和出口温度分布的影响较小,出口温度分布系数均在0.04~0.06之间。
    5  桨叶翼型弯度对摆线桨前飞状态气动性能的影响
    钱 悦
    2018, 33(6):26-33.
    [摘要](348) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](72)
    摘要:
    摘 要:以前飞状态下的摆线桨为研究对象,使用CFD软件进行数值模拟,非定常时间推进采用双时间法,计算模型的刚体运动采用滑移网格技术处理,分别研究了桨叶相对弯度 X 和最大弯度位置 Y 对摆线桨气动性能的影响。研究表明:与桨叶为对称翼型的摆线桨相比,当桨叶具有一定的弯度且最大弯度位置适中时,推力和推进效率都有显著提高;随着相对弯度的增加,推进效率先增大后减小,存在一个最佳的相对弯度 X 使得推进效率最高;随着最大弯度位置向尾缘移动,相对弯度 X =2% C 时,推进效率缓慢上升,相对弯度 X >2% C 时,推进效率先增大后减小,存在一个最佳的最大弯度位置 Y 使得推进效率最高,但升力和载重系数都有所下降。实际应用时,需综合考虑飞行器实际载重确定合适的桨叶弯度。
    6  生物乙醇喷雾蒸发和预混过程的数值模拟研究
    刘 晖
    2018, 33(6):34-40.
    [摘要](407) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)
    摘要:
    摘 要:基于生物乙醇燃料的贫燃预混、预蒸发燃烧技术(Lean Premixed Pervaporation,LPP),采用数值模拟方法,研究了预混室内生物乙醇雾化蒸发流场,分析了预热空气温度为500、600和1 000 K以及旋流数为0.47、0.8和1.41时的生物乙醇蒸发和气体混合特性的规律。研究表明:在LPP预混室旋流流场中,中心回流区宽度随预混室距离的增加先增大后减小,并且会受喷雾射流的影响拉伸变长,中心回流区随旋流强度的增大更贴近喷雾出口,角回流区的长度随旋流强度增大而缩短直至消失,旋流强度对液雾整体蒸发速率影响不大,但会影响液雾分布;进气温度增加会增大进气速度,提高液滴蒸发速率,缩短液雾炬长度;液滴蒸发过程存在一定程度上的压力振荡,会对LPP不稳定燃烧过程产生一定影响。
    7  基于云PSO-SVM的汽轮机转子故障诊断研究
    石志标
    2018, 33(6):41-47.
    [摘要](661) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)
    摘要:
    摘 要:为提高汽轮机转子故障诊断的准确率和识别效率,提出基于云粒子群优化算法(CPSO)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法。首先利用补充总体平均经验模态分解(CEEMD)对转子振动信号进行分解,利用能量法筛选出更为有效的固有模态分量(IMF)并计算对应的排列熵(PE)作为故障特征值;其次将云理论引入到粒子群优化算法(PSO)中得到CPSO算法,通过CPSO算法优化SVM得到诊断模型。在ZT-3试验台对汽轮机转子常见4种故障(正常状态、转子不平衡、转子不对中和动静碰磨状态)状态进行模拟实验,获取故障数据后进行故障识别研究。研究表明:在相同测试样本的条件下, CPSO-SVM诊断模型的识别准确率为95%,比PSO-SVM诊断模型提高了5%,运行时间为22.055 s,比PSO缩短了14.5 s。研究结果验证了CPSO-SVM算法在汽轮机转子故障诊断方面的优越性。
    8  跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流气动性能分析
    姚世传
    2018, 33(6):48-54.
    [摘要](336) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)
    摘要:
    摘 要:基于定常RANS方程,采用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型,数值模拟某跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构,分析尾缘劈缝射流对尾缘激波结构、尾迹流动特性及叶栅气动性能的影响。研究表明:开缝射流显著降低尾缘压力面侧燕尾波强度,并使激波在相邻叶片吸力面入射点向上游移动;当叶栅出口马赫数小于1.35时射流使吸力面燕尾波强度减弱,而达到1.35后射流使该侧激波强度增大;在不同出口马赫数下射流均能降低叶栅动能损失。
    9  无烟煤燃烧中的重金属排放及分布特性
    张丽丽
    2018, 33(6):55-59.
    [摘要](309) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)
    摘要:
    摘 要:为得到无烟煤燃烧中的重金属排放及分布特性,采用3.5 MW燃烧实验台进行中试实验,对无烟煤燃烧过程中的Pb、Cd、Cu、Zn、Ni和Cr等6种重金属的排放及分布特性进行了测试。实验结果表明:6种元素在飞灰中的质量分数均高于底渣,且富集于超细颗粒中,富集程度的顺序为:Pb,Cd> Cu,Zn> Ni,Cr。其中,Pb和Cd在粒径约为1 靘的飞灰中富集因子达到17~22。在燃烧产物中,重金属大部分分布在飞灰中,底渣和烟气中的比例很低。其中,Cd、Cu、Ni等元素全部分布在飞灰和底渣中,而Pb、Zn和Cr则少量分布在烟气中,以气态形式存在,Pb的质量分数最高、达到13.4%。
    10  泵轮偏心条件下高速液力耦合器特性研究
    苏华山
    2018, 33(6):60-65.
    [摘要](406) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)
    摘要:
    摘 要:为获得液力耦合器泵轮偏心条件下内部流体环流形态及外特性变化规律,对液力耦合器进行建模并抽取三维全流道,基于RNG k-ɛ迥P停捎肰OF两相流模型SIMPLEC 算法对液力耦合器泵轮在0、0.5和1 mm偏心量下的内流场进行数值模拟,分析内部两相流场的特点以及损失来源。根据三维流场数值解计算无偏心条件下液力耦合器叶轮转矩进而预测其性能,将性能预测结果与实验结果进行比较,误差在5%以内。对比分析不同偏心条件下液力耦合器外特性和相分布规律表明:偏心导致液力耦合器循环圆流量呈现波动状态,使流动非定常激励力增加,涡流、回流、二次流等不规则流动现象增多。流道内湍动能耗散随偏心量增大不断加剧,流动损失增大导致液力耦合器做功能力降低,效率下降。
    11  飞灰未燃尽碳吸附(HgS)n及(HgO)n的量化分析
    高正阳
    2018, 33(6):66-70.
    [摘要](390) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](62)
    摘要:
    摘 要:为研究飞灰中未燃尽碳对(HgS)n及(HgO)n (n=1~4)的吸附机理,构建了三碳环石墨烯结构作为未燃尽碳分子表面模型,应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上进行结构优化,在PWPB95/def 2-Tzvp水平上计算了体系的单点能。研究表明:HgS及HgO团簇在未燃尽碳表面的吸附形式为化学吸附,吸附能为-646.546~-105.116 kJ/mol;HgS及HgO团簇以解离和非解离形式吸附于未燃尽碳表面,更倾向于稳定的解离吸附;相同情况下HgO团簇的吸附稳定性高于HgS团簇;团簇数量的增加对吸附能几乎无影响,当吸附位点增多时,吸附能绝对值显著增加,吸附稳定性提高。
    12  余热回收式热泵干燥装置的设计与分析
    白旭升
    2018, 33(6):71-76.
    [摘要](391) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](68)
    摘要:
    摘 要:为提高热泵干燥装置的节能效率,设计并研制了能够对干燥室排出的高温气体进行余热回收的热泵干燥装置,并对其进行了性能测试。采用可编程控制器对热风的温度、湿度和风速进行调节,并可对干燥室排出的废热进行回收利用。利用该热泵干燥装置对香菇进行的干燥实验表明:该热泵出风口温度可达65 ℃,干燥室内温度分布均匀;与电加热干燥装置相比,该装置的干燥时间可缩短5~7 h,每度电的处理量提高了2.3倍,并且提高了干燥品质。
    13  散料在垂直螺旋输送机中的运动规律分析
    任建莉
    2018, 33(6):77-82.
    [摘要](346) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)
    摘要:
    摘 要:为研究螺旋转速对物料在垂直螺旋输送机中运动过程的影响,应用FLUENT软件,采用欧拉双流体模型以及RNG k-ɛ 湍流模型,建立垂直螺旋输送机仿真模型,在进料量Q=1.2 kg/s、颗粒平均粒径为38.25 靘和螺旋转速为475、500、525、550和600 r/min条件下,分析螺旋转速对垂直螺旋输送机内部流场的影响。研究表明:物料轴向速度随螺旋转速的增大而增大,增加螺旋转速能够较为平稳地提高输送量; 颗粒填充率随螺旋转速的增大而减小,螺旋轴轴向力随螺旋转速提高而下降;随螺旋转速的增大,螺旋轴的轴向总力矩和功率呈下降趋势,但降幅逐渐减小。
    14  声波法测量炉膛四角切圆速度场重建仿真
    王 亮
    2018, 33(6):83-87.
    [摘要](599) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](53)
    摘要:
    摘 要:基于声学矢量层析成像原理,对炉内二维速度场进行重建,实现炉内速度场的在线监测。针对炉内典型测量二维截面,布置8个有效声学测点,选取四角切圆简化模型速度场进行重建仿真。使用6个参量标定模型速度场,通过拟牛顿迭代法确定模拟速度场参数。对重建结果加入6%以内的随机扰动后重建结果仍然可靠,验证了该算方法的准确性和稳定性,可为大型电站锅炉速度场声学测量提供指导。
    15  冷风稀释器的工艺设计和数值分析
    褚浩然
    2018, 33(6):88-93.
    [摘要](332) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](68)
    摘要:
    摘 要:为进一步优化冷风稀释器的结构,提高混合、传热性能,利用有限元分析软件Workbench建立冷风稀释器流场的数值分析模型,研究“突缩-突扩”缩口直径、烟气入口与主管夹角、烟气与空气入口速比等设计参数对设备性能的影响。研究表明: 减小缩口直径、增大烟气入口与主管夹角有利于提高混合气体流速、增强流场湍动状态从而改善混合传热效果;保持合适的烟气与空气入口速比,在增强流动的同时、可以控制流场死区,保证良好的混合传热状态;在烟气与空气入口速比约为0.31时,流场内的混合传热效果达到最佳。
    16  基于图论的复杂供热管网设计
    戈志华
    2018, 33(6):94-98.
    [摘要](441) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](68)
    摘要:
    摘 要:供热管网系统规模日益扩大,管网结构也更加复杂,具有较强的非线性,为避免供热过程中不出现水力失调以及降低管网建设成本,必须进行管网设计优化。采用图论方法,构建复杂供热管网,建立了管网水力计算数学模型,构造出水力计算的矩阵方程组,并利用MATLAB软件采用迭代法进行求解。针对辽宁某地区热力管网进行分析,计算结果和供热管网实际运行数据进行对比,基于图论的复杂管网水力计算模型精度满足工程要求。
    17  斜齿轮传动误差啮合变化规律研究
    李文良
    2018, 33(6):99-102.
    [摘要](338) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](80)
    摘要:
    摘 要:考虑齿轮制造误差以及安装误差等因素,利用蒙特卡洛方法计算出沿斜齿轮时变接触线上各啮合点的误差,考虑动态负载、啮合误差以及齿面摩擦力等因素构建齿轮副弯—扭—轴耦合动力学计算模型,采用摄动法求出近似解,分析齿轮传动过程中动态传递误差、最大啮合力以及啮合加速度变化规律。研究表明:误差激励是影响高速齿轮动态特性的重要原因,刚度激励是影响重载齿轮动态特性的主要因素。
    18  超临界旋风分离器排气管结构优化数值模拟
    原奇鑫
    2018, 33(6):103-108.
    [摘要](338) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](66)
    摘要:
    摘 要:为解决某电厂660 MW超临界循环流化床旋风分离器分级效率较低的问题,对旋风分离器排气管入口结构进行优化,将排气管入口改造成渐缩的锥体和渐扩的锥体。利用CFD软件,采用RSM湍流模型和DPM颗粒模型对传统与新型排气管结构的旋风分离器内部流场进行数值模拟,以旋风分离器的分级效率与阻力系数比值比较排气管入口结构的经济性。研究表明:与传统旋风分离器比较,正常运行时,渐缩结构的分级效率提高6.1%,但总压差增加108.83 Pa;渐扩结构的分级效率提高2.6%,总压差减小36.27 Pa;入口流速20 m/s时,渐缩结构旋风分离器最具经济性。
    19  混合Box-Jenkins模型交替辨识及在电厂脱硝系统中的应用
    乔 静
    2018, 33(6):109-114.
    [摘要](292) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](51)
    摘要:
    摘 要:混合的Box-Jenkins模型能够较好地表征含噪声干扰系统的特性,针对该模型提出了基于粒子群优化算法的过程模型与噪声模型交替估计辨识方法,避免了常规方法直接对过程模型和噪声模型共同辨识容易陷入局部最优的缺陷。仿真试验表明:交替估计算法可以达到对混合Box-Jenkins模型的精确辨识,其误差约为常规辨识的1/10。为验证方法的实用性,以某电厂机组烟气脱硝系统为对象,建立混合Box-Jenkins模型,利用粒子群算法进行交替辨识,所得过程模型与实际输出基本一致,取得了较好的参数辨识效果,该方法可应用到工业过程中这类系统的参数辨识。
    20  油气混输泵压缩级内湍流强度及湍流耗散特性分析
    史广泰
    2018, 33(6):115-121.
    [摘要](418) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)
    摘要:
    摘 要:为了研究气液两相条件下油气混输泵压缩级内湍流强度和湍流耗散的分布规律,本文以螺旋轴流式油气混输泵为研究对象,采用CFD软件进行数值计算,得到从10%到70%含气率条件下油气混输泵压缩级内的湍流强度和湍流耗散特性。研究表明:气体越集中的位置也是介质流动越不均匀的位置;级间动静干涉作用、流动的不均匀性以及较大旋涡的出现均会导致湍流强度和湍流耗散程度的增加,且在压缩级内随着含气率的增加,湍流强度最大值先减小再增加,且低含气率下湍流强度最大值最大;油气混输泵压缩级内水力损失较大的区域主要集中在级间和导叶内以及叶轮进口区域。
    21  漂浮式风力机Spar平台摇荡运动混沌特征分析
    余 万
    2018, 33(6):122-129.
    [摘要](782) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)
    摘要:
    摘 要:漂浮式风力机Spar平台在非规则环境载荷作用下运动具有很强的随机性和非线性。为分析平台动态响应中的非线性动力学特征,首先建立基于OC3Spar平台的NREL 5 MW风力机整机模型,采用水动力软件AQWA求解Spar平台的运动特性,进一步采用功率谱法、相空间重构以及最大Lyapunov指数法定性、定量两方面判断Spar平台在波、浪、流载荷作用下摇荡运动时间序列的混沌特征。研究表明:Spar平台在低频时运动幅值较大;平台在多重载荷作用下在平衡位置处摇荡运动;平台在纵荡、垂荡及纵摇方向上的运动时间序列具有混沌特征,且3个方向短期可预测时间最大为6.14 s。混沌理论可作为漂浮式风力机平台非线性运动分析的一种新方法。
    22  基于MTMD的Barge型漂浮式风力机稳定性控制研究
    黄致谦
    2018, 33(6):130-136.
    [摘要](361) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)
    摘要:
    摘 要:为提高漂浮式风力机的稳定性,以NREL 5 MW风力机及ITI Barge平台为控制对象,在传统单个调谐质量阻尼器(STMD)基础上提出风力机机舱及塔架中配置不同动力特性调谐质量阻尼器(TMD)的新型多重调谐质量阻尼器(MTMD)控制方法,分别研究其在环境载荷作用下队海上漂浮式风力机稳定性的控制效果。研究表明:STMD及MTMD对漂浮式风力机塔顶左右位移控制效果较明显,波动范围分别减小38%和45%,稳定性分别提高41%和46%;在STMD及MTMD控制下,漂浮式风力机平台横荡和横摇降幅明显;MTMD对漂浮式风力机塔架和平台的动态响应控制效果优于STMD控制。
    23  德国KSB炉水循环泵电机腔室温度高分析与治理
    徐 春
    2018, 33(6):137-140.
    [摘要](343) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)
    摘要:
    摘 要:某电厂发电机组锅炉KSB炉水循环泵电机腔室温度异常升高到47.3 ℃且有继续升高的趋势,结合炉水循环泵的运行参数以及电机的解体情况进行全面的分析,得出导致电机腔室温度异常升高的原因为炉水中的杂质进入到电机腔室内使电机绕组的冷却水量不足,提出在强制循环泵驱动电机的高压冷却管道中加装外置式过滤器的改造方案,改造后电机腔室温度恢复正常。

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