2020年第35卷第6期文章目次

2020, 35(6).

[摘要](499) [HTML](0) [PDF 110.60 K](782)

摘要:
气体辐射特性的准确计算对辐射换热过程的分析有重要影响。国内外学者对气体辐射特性模型中的灰气体加权和模型(WSGG)和与k分布法相关的模型进行了大量研究，本文对WSGG模型发展现状以及存在的问题进行了总结分析。针对WSGG模型具有效率高、精度低的特点，而k分布法精度高可以弥补其不足，认为可以将k分布法引入WSGG模型，建立一种快速准确且能与任意辐射传递方程求解方法兼容的气体辐射特性计算模型。

2 区域能源多能互补耦合系统在温室中的应用分析

杨允

2020, 35(6).

[摘要](405) [HTML](0) [PDF 241.63 K](823)

摘要:
针对典型温室，利用构建的优化配置模型，进行燃气轮机和内燃机两种区域能源多能互补耦合系统优化配置研究。从经济、能源利用率、环境影响等角度对提出的系统方案进行分析与评价，并与常规供能方案进行比较。结果表明：温室适合推广应用区域能源多能互补耦合供能技术；燃气轮机和内燃机系统均可行，燃气轮机合适的功率为4～4.5 MW，内燃机合适的功率为5～5.5 MW；燃气轮机系统的经济性更好，而内燃机系统在节能减排方面更具优势；在可再生能源利用方面，应优先选择河水、污水处理厂中水等浅表热能资源，其次再考虑地热资源。

3 换热网络优化中换热单元均布处理的周期性影响分析

曹美，崔国民，肖媛，俞佳明

2020, 35(6).

[摘要](129) [HTML](0) [PDF 414.18 K](509)

摘要:
为了避免相邻换热单元之间无法产生新换热单元，提升节点非结构模型在算法优化中的适应性,基于换热单元均布策略分析了均布周期对换热网络进化的影响，提出加权均布策略。结果表明:均布策略只在相邻换热单元之间产生新换热单元时才会产生一定影响，且均布策略的采用周期过大或过小都会对换热网络优化产生不利影响；通过两个不同规模的算例进行验证，得到的结果分别为5 169 910和1 511 549 $/a；加权均布策略能够提高算法在节点非结构模型中的优化性能。

4 燃气轮机化学回热器吸热能力分析

安辞，李奥宇，岳彭，赵宁波

2020, 35(6).

[摘要](274) [HTML](0) [PDF 480.91 K](637)

摘要:
基于Aspen Plus软件对化学回热器进行仿真计算，分析了燃气轮机化学回热器内温度、压力以及参与催化重整反应水蒸气和燃料质量流量比（即水碳比）对化学回热器吸热能力的影响。研究表明：化学回热器内温度、压力以及水碳比是决定其吸热能力的重要因素；随着温度和水碳比的升高以及压力的降低，化学吸热量有所升高；在高温、低压条件下，化学吸热量是决定化学回热器吸热能力的关键，而在低温高压时显热吸热量更加明显；受甲烷-蒸汽催化重整反应过程的影响，热值增量随化学回热器内温度和水碳比的升高以及压力的降低而升高。

5 二氧化碳迷宫密封动力特性影响因素研究

尹露，张万福，潘渤，杨建刚

2020, 35(6).

[摘要](641) [HTML](0) [PDF 5.49 M](559)

摘要:
以S-CO2(supercritical carbon dioxide)为工质，采用计算流体力学(computational fluid dynamics，CFD)方法建立迷宫密封全三维数值分析模型，应用基于微元轨迹的密封动力特性系数理论识别方法获取密封动力特性系数,研究以S-CO2为工质的迷宫密封在不同密封腔室、间隙及齿数下的动力特性，并对比分析以空气为工质的密封系统稳定性。研究表明：密封直接复合刚度系数及平均直接阻尼系数频率依赖性较高，交叉复合刚度系数频率依赖性较低；密封有效阻尼系数在低频下（小于100 Hz）频率依赖性较强，〖JP2〗并随密封间隙的减小而略微增大；在高频下(100 Hz以上)，各腔室有效阻尼系数沿泄漏方向逐渐降低，且随齿数、密封间隙的增加而增大;10齿密封的有效阻尼系数约为4齿密封的128%~356%，0.16 mm间隙密封的有效阻尼系数约为0.32 mm间隙密封的80%~170%，与空气相比，以二氧化碳为工质的密封泄漏量较大，有效阻尼系数约为空气的167%~202%，系统稳定性增强。

6 预旋对迷宫密封动静特性影响研究

顾乾磊，张万福，潘渤，杨建刚

2020, 35(6).

[摘要](101) [HTML](0) [PDF 23.61 M](493)

摘要:
建立迷宫密封实验装置与数值分析模型，研究进口预旋对密封系统静力与动力稳定性的影响，并以密封腔为单元对密封段转子受力进行分解，分析各密封腔在不同预旋情况下切向气流力变化影响。研究表明：各密封腔压力高点沿泄漏方向发生偏移是引起各密封腔切向气流力幅值及方向变化的原因；进口预旋可导致原压力高点发生偏移，其偏移方向与进口预旋方向一致，且越靠近进口偏移量越大；首个密封腔与其余腔室压力高点位置存在差异，导致其切向气流力随进口预旋比的变化趋势与其他密封腔相反；转子涡动将引起切向气流力整体偏移，但不改变进口预旋对各密封腔切向气流力作用效果；对于具有较多齿数的迷宫密封，正预旋将降低系统稳定性，而对于具有较少齿数的迷宫密封，正预旋有可能增加系统稳定性。

7 新型轴向排汽式汽轮机后轴承座结构设计及有限元分析

孟庆波，郭金闯，李睿

2020, 35(6).

[摘要](90) [HTML](0) [PDF 824.90 K](538)

摘要:
针对轴向排汽式汽轮机的后轴承座结构复杂，安装及拆卸工作量大的缺点，设计出一种新型两侧搭置式整体后轴承座，采用Pro/E建立了后轴承座的三维实体模型，并用Pro/E自带的Mechanica模块对其进行静态和模态分析，并对轴承座进行了优化设计。结果表明：两侧搭置式整体后轴承座的强度、静刚度和稳定性完全可以满足设计要求，优化设计后的轴承座质量减少了29.1%，可以达到减少成本的目的。

8 工业汽轮机调节级部分进汽的瞬态研究

孙旺，朱奇，陈榴，杨爱玲

2020, 35(6).

[摘要](129) [HTML](0) [PDF 3.45 M](524)

摘要:
采用计算流体力学方法研究某给水泵汽轮机调节级在低压喷嘴单独进汽和高低压喷嘴同时进汽两种工况下的三维非定常流动特性，以及动叶因周向不均匀来流而所受到的激振力变化。结果表明：当喷嘴组给定不同进汽参数工质时会造成调节级动叶入口参数周向不均匀，从而影响动叶做功；动叶离开高压区进入低压区前，动叶做功能力最大；动叶离开低压区进入高压区前动叶做负功；叶片上受到的气流激振力主要脉动频率为1倍轴频及其高阶谐频，叶轮转子受到的气流激振力主要脉动频率为1倍叶片通过频率，其受力大小与入口工质初参数有关。

9 基于正交试验的非对称垂直轴水轮机数值模拟

昌垚晖，陈建，鲍明，朱福巍

2020, 35(6).

[摘要](555) [HTML](0) [PDF 1.08 M](717)

摘要:
运用正交试验法开展了具有非对称NACA翼型的垂直轴潮流能水轮机的非定常数值模拟研究，分析弯度、弯度位置、前缘半径、最大厚度位置对叶轮能量提取率的影响。使用极差分析法确定了各因素影响的主次顺序和各尖速比下由最优参数确定的翼型。结果表明：在不同尖速比下，弯度是影响水轮机性能的主导因素，对水轮机能量提取率的贡献率分别为44.7%（尖速比λ=2.25）、53.4%（尖速比λ=2.5）和59.4%（尖速比λ=2.75）；次要因素为最大厚度所在位置，其余两个参数对其性能影响较小。针对最优参数确定的翼型进行验证，结果证实具有该翼型的水轮机的动力学性能要好于其他翼型。

10 出口结构变化对微型轴流风机气动性能影响的研究

李斌，赛庆毅，刘俊，张波

2020, 35(6).

[摘要](107) [HTML](0) [PDF 996.92 K](608)

摘要:
以某低压微型轴流风机为研究对象，采用数值计算与风洞试验相结合的方法，研究出口支撑架的结构参数对微型风机气动性能和内部流动特性的影响。结果表明：椭圆形支撑架较之方形和圆柱形支架，其尾迹区内气流流动明显更加均匀，能量损失较小；对于4×3、4×4和3×4,3种规格支撑架，支撑架的数量最少，且支撑架所占出风口截面面积最小的4×3支撑架，对微型风机模型的性能影响最小。

11 基于热经济学模型环冷余热锅炉蒸汽参数优化

吴瑞，董辉，桂智勇，阚绪恒

2020, 35(6).

[摘要](111) [HTML](0) [PDF 392.95 K](488)

摘要:
余热锅炉参数提升是目前提高烧结余热发电指标的重要途径之一。以某年产390万t的烧结机为例，建立了以目标函数〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗单价为判据的热经济学优化模型，采用遗传算法得到余热锅炉适宜的蒸汽参数。结果表明：余热锅炉年度化费用降低1.96万元/a，而蒸汽携带〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗值提升1.89 GJ/h，〖HT5”,7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗单价较优化前降低了4.97%。烧结余热发电系统总发电功率11.2 MW，折合吨烧结矿发电量22.7 kW·h/t，吨烧结矿发电量提升14%。

12 锅筒翻边开孔交变应力范围捷算法研究

郑心伟

2020, 35(6).

[摘要](21) [HTML](0) [PDF 289.61 K](403)

摘要:
为解决我国固定式水管锅炉计算标准和相关研究中锅筒翻边开孔交变应力范围计算的复杂性。按该标准计算方法并结合计算工况下锅炉运行中峰谷应力变化特点，对捷算法计算公式进行了推导和实例验证；对固定式水管锅炉国家标准法计算步骤和计算物理量进行了比较，并对其在船舶动力锅炉上应用的可行性进行了分析；结合已有研究成果，对我国标准规定的锅筒五种开孔型式的捷算法交变应力范围计算公式进行了的适用分类。与我国标准相比，捷算法仅需对每一计算工况下考核点处峰谷值环向应力及其合成主应力进行计算，省略了每一计算工况下三个方向间主应力差的峰谷值计算、主应力差变化范围计算和交变应力范围取值计算。捷算法也适用于具有相同开孔结构和计算应力种类不多于我国标准中的船舶动力锅炉，克服了我国标准法的不足，具有理论和应用价值。

13 针对煤粉恒温燃烧NO释放特性的多模型耦合预测方法研究

杜建桥，张保瑞，贾永会，马辉

2020, 35(6).

[摘要](32) [HTML](0) [PDF 646.24 K](442)

摘要:
为了研究煤粉燃烧过程中挥发分释放与焦炭燃烧之间存在竞争/协同关系，基于煤粉颗粒物理模型，结合能量守恒与质量守恒方程，在利用随机孔模型处理煤粉燃烧的同时，采用化学反应模型计算挥发分释放与焦炭燃烧过程，联立NO生成与还原模型，并考虑各模型之间的相互耦合作用，建立一个集成多种模型优势的煤粉恒温燃烧数值模型，实现煤粉恒温燃烧过程中NO生成特性的准确预测。结果表明：计算结果与实验结果误差较小，拟合R2接近于1，相同自由度下，计算F值小于查表F值；多模型耦合预测方法能够有效、准确地预测煤粉恒温燃烧过程中NO的释放特性，且泛化能力强。

14 超临界锅炉管内氧化皮在线分离与堆积量测量

杜京义，王佳程，陈康，闫爱军

2020, 35(6).

[摘要](105) [HTML](0) [PDF 1016.30 K](456)

摘要:
为了应对超（超）临界锅炉高温受热面管道蒸汽侧氧化腐蚀引起的过热与爆管等安全问题，提出了一种非停机模式下氧化皮在线分离与检测系统。首次应用在电厂中的氧化皮颗粒分离装置实现主蒸汽管道内氧化皮颗粒在线分离，在分离后的氧化皮通过施加强稳磁场，找出磁感应强度变化与管内相应氧化皮堆积状况的耦合关系;提出一种基于混合粒子群灰狼（PSGWO）算法优化支持向量机（SVM）的氧化皮堆积量快速软测量方法；最后采用多指标进行了实验验证。结果表明：所提出的方法在检测精度、鲁棒性及收敛性方面均具有优越性，可准确检测非停机状态下超临界锅炉管内氧化皮堆积量，测量平均相对误差在3%以内。

15 基于改进混合蛙跳算法的协调控制系统优化

孙宇贞，郭皓文，黄晓筱

2020, 35(6).

[摘要](26) [HTML](0) [PDF 723.15 K](452)

摘要:
针对混合蛙跳算法寻优精度低、易陷入局部最优的缺陷，将混沌初始化和高斯变异因子引入混合蛙跳算法，经对某二阶被控过程的PID控制器参数优化验证后，表明改进后的算法寻优精度更高、收敛速度更快。结合实际工程实践要求，以1 000 MW机组协调控制系统为对象，采用改进混合蛙跳算法来寻优多变量PID控制器参数。仿真结果表明，与混合蛙跳算法寻优所得PID控制器相比，基于改进混合蛙跳算法的多变量PID控制器负荷跟随性更优、响应速度更快。

16 基于多层感知器的气液两相流流型识别方法

仝卫国，朱赓宏

2020, 35(6).

[摘要](51) [HTML](0) [PDF 984.53 K](504)

摘要:
通过对电阻层析成像数据采集原理和深度学习网络的研究，提出了一种基于阵列电阻值和多层感知器深度学习网络相结合的流型识别方法。利用电阻层析成像系统中的16个电极传感器来获取流型样本数据，并构建出流型识别数据库，然后对多层感知器深度学习网络进行训练，获得可以识别不同流型的网络。实验结果表明，采用阵列电阻值结合多层感知器网络对流型进行学习和识别的方法，流型识别准确率可以达到95%，解决了流型图像生成过程与数据特征预选过程中流型特征损失的问题，流型识别性能得到了提高。

17 喷嘴结构对涡流管性能的影响

何丽娟，王淑旭，吴心伟，孙尚志

2020, 35(6).

[摘要](90) [HTML](0) [PDF 6.05 M](417)

摘要:
采用FLUENT数值模拟方法，对不同喷嘴流道数涡流管进行三维数值模拟，得到喷嘴流道数目对涡流管制冷效应、制热效应及分离效应的影响规律，并对3流道渐缩型喷嘴、直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴涡流管的性能、压力场及速度场进行模拟分析。结果表明：3流道喷嘴涡流管具有最佳能量分离性能；当模拟入口总压为3 MPa、冷端出口静压为2.5 MPa时，涡流管制冷效应随冷流率的增大而减小，制热效应及分离效应随冷流率的增加呈现先增加后减小趋势；相比直线型喷嘴和阿基米德型喷嘴，渐缩型喷嘴涡流管能量分离效果最佳；配有渐缩型喷嘴涡流管能获得更大的压力、切向速度和轴向速度。

18 小型燃油锅炉螺纹管传热计算方法的选用

张洪云，张琪

2020, 35(6).

[摘要](340) [HTML](0) [PDF 142.37 K](424)

摘要:
螺纹管的传热计算方法有多种，受螺纹管参数影响各种方法的计算结果差异较大。以小型燃油锅炉的螺纹管传热计算为例，选取“哈工大-之光所”、“工业锅炉设计计算标准方法”和日本吉富英明等人提出的公式三种传热计算方法，通过改变相对深度e/d和相对节距s/d进行传热计算，对比计算结果并分析讨论影响因素。结果表明：“工业锅炉设计计算标准方法”中螺纹管总传热系数误差大于10%，不建议选用；日本吉富英明等人的方法不适用e/d<0.042 1且s/d>0.736 7的螺纹管传热计算；“哈工大-之光所”方法最适合小型燃油锅炉的螺纹管传热计算。

19 椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

刘妮，崔强，赖晓玲

2020, 35(6).

[摘要](84) [HTML](0) [PDF 1.92 M](630)

摘要:
建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型，对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟，分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明：管排数为1～3时，椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低，最大降幅达17.1%；椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好，与同周长圆管管翅式换热器相比，换热性能提高了10.1%，降阻幅度达32.3%；随着风速的提高，翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。

20 高粘度流体横掠麻面管的传热与流动特性研究

闫顺林，张莎

2020, 35(6).

[摘要](606) [HTML](0) [PDF 975.88 K](565)

摘要:
采用三维数值模拟方法，研究不同Re（381、572、763、954、1144）下凹坑直径d（1.8、2.0和2.2 mm）、深度h（0.9、1.0和1.1 mm）、轴向距离p（10、12和14 mm）、周向距离l（5.236、6.283和7.854 mm）与布置型式（叉排、顺排）对高粘度润滑油横掠麻面管流动与传热的影响。结果表明：外壁周期性凹坑的存在使得麻面管油侧换热增强，同时减阻效果明显；相比于光管，当Re=381～1 144时，麻面管油侧Nu增加了28.6%～55.4%，阻力系数f减小了0.59%～26.9%，综合换热性能指标η为1.05～1.59。

21 翅片结构对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响

施兴兴，袁益超

2020, 35(6).

[摘要](43) [HTML](0) [PDF 514.98 K](489)

摘要:
通过对不同开缝数量、不同相对开缝高度的单向开缝翅片管换热器进行模拟，分析开缝数量、相对开缝高度对单向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律。结果表明：在开缝数量为3~7片时，翅片侧Nu和f因子随着开缝数量的增加而增大，但Nu增幅逐渐减小；将开缝的数量取为5片能得到最好的综合性能；在相对开缝高度为0.3~0.7时，翅片侧Nu和f因子随着相对开缝高度的增加而增大，但当相对开缝高度在0.5~0.7范围内，翅片侧Nu的增幅减小；将相对开缝高度取为0.5能得到最好的综合性能。

22 脉动流场对波壁管内流体的传热及阻力的影响

张亮，孙志强，田林超，陈贺敏

2020, 35(6).

[摘要](46) [HTML](0) [PDF 272.77 K](420)

摘要:
为了解决换热器、发动机等设备热质传递效率低的问题，采用数值模拟和实验相结合的方法，入口速度设为具有正弦脉动特点的非定常边界、流体温度设为348 K；出口速度设为自由出口、壁面温度设为298 K、忽略管壁传热热阻；对Re=600时波壁管内流体的传热和阻力特性进行研究，分析了不同时刻管内流体的速度场和温度场,以及努塞尔数Nu和摩擦系数的变化规律,将定常和脉动流场下流体的传热及流动特性进行了对比。结果表明:脉动流场下波壁管内流体的换热效果较定常流场差异明显，在振动分率P=1.5，斯德鲁哈尔数St=2.8时，脉动流场较定常流场的Nu增幅达34%，而在P=0.5，Re=400时，脉动流场较定常流场的Nu增幅达55%；脉动流动下，摩擦系数呈现正弦规律；在瞬时雷诺数Re时，脉动流场下的平均摩擦系数与定常流场相比差别不大，但瞬时摩擦系数差异显著。

23 宽带k分布模型与其他气体辐射特性计算模型精度比较

尹雪梅，王辰，王磊，张雪龄

2020, 35(6).

[摘要](39) [HTML](0) [PDF 358.57 K](646)

摘要:
气体辐射特性计算模型的选择对于辐射热传递的计算至关重要。对采用宽带k分布模型和其它气体辐射特性计算模型计算的于两无限大平板间非等温气体辐射传递的精度进行了比较结果显示：宽带k分布模型与逐线计算结果吻合较好，比总体模型的计算精度高得多。计算结果说明:对于非等温介质，关联k假设在较大的光谱区间内相对有效，且能通过将单一气体的k分布吸收系数相加获得水蒸气和二氧化碳混合气体的k分布吸收系数的，该处理方法简单易行，宽带k分布模型很适合气体辐射换热问题的求解。

24 以减小压降为目标的导叶式分离器几何参数优化

宁楠，赖喜德，叶道星

2020, 35(6).

[摘要](55) [HTML](0) [PDF 1.13 M](470)

摘要:
为预测以下列参数为设计变量时压降的非线性变化:导叶的包弧长L、出口角α、排气管的直径De、内置深度S、筒体的直径D、高度Hc、排尘锥高度Hz及排尘口直径Dv，采用响应面参数优化法以减小压降为目标优化分离器。结果表明：利用响应面优化法可成功对多参数进行优化组合，优化后压降减小69.8%。设计范围内压降对各几何参数灵敏度存在差异，结合数值模拟可知，几何参数改变直接影响分离器内部强旋转流场的分布，最优的参数组合可减弱内部湍流运动强度与涡流能量损耗，使其具有较高的降损能力，起到减小压降的目的。

25 基于孔隙尺度的填充床内热态流场数值研究

李楠，史俊瑞，罗宪民，孙威

2020, 35(6).

[摘要](586) [HTML](0) [PDF 394.49 K](360)

摘要:
利用孔隙尺度介观方法对交错排列的固体小球的三维填充床进行数值模拟。研究高温条件下，考虑小球内部的热传导和小球表面的辐射换热时，固体小球和流体之间热的非平衡性以及孔隙内的流动特性。数值计算与实验结果吻合较好。结果表明：除进出口通道外，填充床内同相和异相之间都存在热的非平衡性，气相处的温度变化比气固两相交替处的温度变化更剧烈；无量纲速度分布呈周期性变化，气相处最大无量纲速度在13~14之间，最小无量纲速度约为0.5。

26 逆流湿式冷却塔宏观预测耦合模型及其热力性能研究

余建航，屈治国，李澎，管坚

2020, 35(6).

[摘要](303) [HTML](0) [PDF 952.06 K](518)

摘要:
提出了一种同时考虑喷淋区与填料区的湿式冷却塔性能预测模型，通过对喷淋区和填料区分别建立数学模型，将两个区域耦合求解，从而计算出最终的出口参数，分析在不同入口空气相对湿度下液滴初始直径和液滴初始速度对冷却塔换热能力的影响。结果表明，耦合模型的结果相比于忽略喷淋区和雨区的模型更接近实验结果，预测误差最大可减少1.51%；降低入口空气相对湿度、减少液滴初始直径可以强化换热，冷却水出口温度降低，而初始液滴速度对冷却水出口温度的影响则可忽略不计。

27 相变换热器烟气侧流动及传热特性的数值模拟

蔡浩，戴世佳，王助良，步奕

2020, 35(6).

[摘要](492) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)

摘要:
对壁温均匀的相变换热器换热管外烟气的流动状态与翅片管的换热过程进行数值模拟，分析烟气入口速度、翅片间距及翅片管横向间距、纵向间距对流动传热特性的影响。结果表明：随着烟气入口速度的增加，换热量和烟气流动阻力均增加；一定范围内增大翅片间距，能够强化传热性能，降低烟气流动阻力；翅片管横向间距的增大能强化传热，而纵向间距的增大会减弱传热性能，二者均能够降低烟气的流动阻力。

28 周期艏摇运动对浮式风力机的气动影响

黄亚振，沈昕，吴亚东

2020, 35(6).

[摘要](72) [HTML](0) [PDF 666.60 K](501)

摘要:
相比于偏航工况，浮式风力机在风波联合作用下的艏摇运动不仅改变了来流的入射角度，又给叶片附加了牵连角速度，对其气动特性及稳定性带来巨大的影响。基于升力面自由尾迹方法研究周期艏摇运动对NERL 5 MW浮式风力机的气动影响，从入流速度的角度分析艏摇运动的作用机制，捕捉到了艏摇运动下的畸变尾迹，评估了风轮-尾迹效应。结果表明：幅值为3°的周期艏摇运动下，风力机平均功率上升了1.49%，波动幅值接近100 kW，最低功率值等于3°偏航工况；充分发展的尾迹对风轮的诱导作用略有减小，但对特定叶片的诱导作用反而加强:初始时刻位于特定方位角的某叶片会持续过载，且整机的艏摇及横摇力矩波动剧烈，不利于风力机长时平稳运行。

29 风波耦合作用下风载荷对两种漂浮式风力机平台动态响应影响

张立，丁勤卫，李春，韩志伟

2020, 35(6).

[摘要](525) [HTML](0) [PDF 7.93 M](401)

摘要:
为分析风载荷对漂浮式平台的重要影响，建立了基于单桩式及张力腿平台的漂浮式风力机整机模型，基于叶素-动量理论与辐射/绕射理论，运用水动力软件AQWA并结合有限元方法验证了风载荷及风波耦合的重要性，研究了波浪单独及风波耦合作用下漂浮式平台的时频域动态响应。结果表明：风载荷使平台产生了较大纵荡与垂荡漂移，其产生的倾覆力矩改变了纵摇平衡位置，风载荷使纵荡响应偏离平衡位置较垂荡与纵摇响应明显；对于纵荡响应，风载荷使两平台低频固有频率处的响应峰值增加;对于垂荡响应，风载荷使单桩式平台固有频率处的响应峰值减小，使张力腿平台纵荡-垂荡耦合响应及波浪频率处的响应峰值大幅增加；对于纵摇响应，风载荷使单桩式平台及张力腿平台低频固有频率处的响应峰值大幅增加；风载荷是引起单桩式平台纵荡-垂荡耦合运动的关键因素；波浪载荷是引起张力腿平台纵荡响应幅值较大的关键因素。

30 气动弹片对垂直轴风力机性能影响研究

刘青松，缪维跑，李春，李根

2020, 35(6).

[摘要](49) [HTML](0) [PDF 1.46 M](664)

摘要:
片对垂直轴风力机气动性能的影响并分析了其流动机理。结果表明：气动弹片在高尖速比下可显著抑制流动分离并改善其动态失速特性，功率系数得到极大提升；切向力和转矩系数在气动弹片作用相位角范围内，均有一定提高，而在其它相位角内，风力机性能不受影响。

31 基于流形学习与神经网络的旋转机械故障诊断

许子非，岳敏楠，李春

2020, 35(6).

[摘要](404) [HTML](0) [PDF 725.48 K](487)

摘要:
出优化改进变分模态分解方法（WOA-IVMD）将轴承振动信号分解至不同频段；又考虑信号非线性，通过9种非线性特征参数，基于经WOA-IVMD分解分量构建非线性“复合高维”特征矩阵，为避免高维数据导致维数灾难问题，采用随机近邻嵌入理论（t-SNE）对高维特征矩阵进行降维处理，并以降维所获数据作为测试样本，通过神经网络完成轴承工作状态分类。结果表明：WOA-IVMD分解信号具有与原分量更高的相似度；采用t-SNE对非线性“复合高维”矩阵进行降维，其三维流形表现具有突出的分类效果；以降维数据为测试样本，采用神经网络进行学习建模并分类，其结果具有较高的吻合度，表明提出方法可准确进行轴承状态分类。

32 基于改进变分模态分解与支持向量机的风力机轴承故障诊断

许子非，岳敏楠，李春

2020, 35(6).

[摘要](41) [HTML](0) [PDF 2.84 M](430)

摘要:
为研究风力机齿轮箱轴承振动信号非线性及故障诊断问题，采用改进变分模态分解方法对四种状态轴承振动信号进行处理，提出无量纲参数多重分形谱值因子，联合峭度值对分解所得模态分量进行选取，剔除无效信息分量并进行信号重组，采用分形维数研究重组信号的分形特征，并通过支持向量机进行模式识别。结果表明：基于样本熵优化的改进变分模态分解方法可获得高质量的模态信息；通过多重分形谱值因子及峭度选取并重组的信号具有良好的振动特性，其分形维数可通过信号非线性程度定量区分轴承工作状态；采用支持向量机对不同轴承工作状态的重组信号进行分类，结果具有较高的准确度。

33 基于卷积神经网络风力机轴承混沌空间故障分析与诊断

许子非，岳敏楠，李春

2020, 35(6).

[摘要](35) [HTML](0) [PDF 1.28 M](471)

摘要:
针对风力机轴承振动信号的非线性特点，对轴承不同工作状态振动信号进行相空间重构，还原信号非线性动力学特性；通过计算获取嵌入维数和延迟时间以构建二维混沌相图，并以不同工作状态的混沌相图作为样本，输入二维卷积神经网络开展学习建模，构建相空间-卷积神经网络故障诊断模型。结果表明：轴承不同状态振动信号具有明显的混沌特性，二维混沌相图具有不同的非线性表征；二维相图随故障程度变化而变化，但保持原有的“相形”；以相同尺寸二维相图，结合卷积神经网络构建故障诊断系统，不仅对相同故障程度的工作状态准确度高，且当同一故障其程度不同时，也非常精准，表明所提出故障诊断模型具有良好的泛化能力。

34 Ar提高CO2置换CH4水合物置换率研究

余静薇，祁影霞，魏欣宇

2020, 35(6).

[摘要](51) [HTML](0) [PDF 2.93 M](425)

摘要:
为验证Ar促进CO2置换CH4水合物实验方案的可行性，在自行设计的实验台上开展了可行性实验。通过设置不同的Ar/CO2的混合比例对照实验，研究在相同置换温度、压力条件下，充入不同Ar含量对置换过程中不同时刻CH4置换量、Ar和CO2的残余量及置换率的影响规律。置换实验的压力为3.5 MPa，温度为278.15 K，置换气体分别为纯CO2、Ar和CO2的混合气（混合比为1∶〖KG-2mm〗3、1∶〖KG-2mm〗4、1∶〖KG-2mm〗9）。实验研究表明：纯CO2置换CH4的置换率仅为46%，混合比为1∶〖KG-2mm〗3、1∶〖KG-2mm〗4、1∶〖KG-2mm〗9的混合气置换率分别为21%、63%和66%，所以Ar作为小分子气体添加剂促进了CO2置换CH4水合物，提高了CH4的置换率；随着充入Ar比率的增大，不同时刻CH4的置换量及置换率均有所提高，Ar和CO2的残余量有所减少；在置换反应的初始阶段CH4的置换率增长较快，在置换反应中后期，CH4的置换率变化平缓。

35 基于背压和最佳阀位控制的滑压曲线实时优化及应用

陈绍龙，刘书元，王忠凯，王志杰

2020, 35(6).

[摘要](77) [HTML](0) [PDF 307.88 K](472)

摘要:
针对目前凝汽器背压对滑压值的修正无普适算式可供遵循的问题，通过作图法推理获得了滑压设定值与凝汽器背压及机组负荷之间的二元函数表达式；利用流量变工况计算方法解决最佳综合阀位的确定问题，在满足机组日常运行需求的条件下达到汽轮机高压调阀节流损失最小化；将提出的基于凝汽器背压和机组负荷的二元函数滑压实时优化和基于流量变工况计算的最佳综合阀位控制滑压实时优化方法相结合，将凝汽器背压对滑压值的修正作为粗调，将最佳综合阀位控制对滑压值的修正作为细调，共同实现对滑压设定值的实时调整。在某660 MW超临界机组上的应用表明，该方法能够节约供电煤耗约1.12 g/(kW·h）。

36 汽电双驱机组轴系电腐蚀原因分析与解决方案研究

王勇帆，李硕，黄莹莹，陈克鑫

2020, 35(6).

[摘要](476) [HTML](0) [PDF 5.13 M](398)

摘要:
以国内首台套汽电双驱机组为研究对象，分析并解决机组中引风机滚动轴承及离合器中继齿环损坏的问题。依据引风机滚动轴承及离合器中继齿环损坏的现象，类比电火花加工原理，确定了电腐蚀造成了相关设备损坏的结论。通过分析机组布置形式，离合器设备的结构特点，得到了机组电腐蚀形成的过程及原因。通过以上轴系电腐蚀产生机理分析，给出了在电机和离合器之间增加绝缘设备的维修方案。目前，设备累计2年稳定运行，验证了解决方案的有效性。

37 低压缸零出力技术对供热机组深度调峰性能影响及调峰补偿标准探讨

杨海生，张拓，唐广通，王文营

2020, 35(6).

[摘要](587) [HTML](0) [PDF 348.69 K](622)

摘要:
针对300 MW等级抽凝供热机组，利用Ebsilon软件对其进行建模，研究了低压缸零出力技术改造后相同供热负荷运行条件下机组的调峰性能及经济效益变化，并据此核算了调峰损失电量的补偿标准。研究表明：在供热负荷300 MW时，可使机组增加调峰深度52.76 MW，运行经济效益减少0.78万元/h，调峰损失电量的补偿标准为0.14~0.15元/（kW·h）；在供热负荷变化时，可使机组增加的调峰深度基本不变，维持在51 MW左右，但是机组能达到的最低调峰负荷率随着供热负荷的增加而上升，同时调峰损失电量的补偿标准与标煤价格呈线性减少的关系

38 兼顾能耗与环保的燃煤机组特性曲线获取方法

刘永江，禾志强，张志勇，龙建平

2020, 35(6).

[摘要](480) [HTML](0) [PDF 513.78 K](507)

摘要:
为实时掌握综合反映燃煤机组能耗及环保排放水平的特性，构建了考虑机组供电煤耗与大气污染物排放绩效的综合指标计算模型，提出了基于数据挖掘的兼顾能耗与环保的燃煤机组特性曲线的获取方法，并以1 000 MW超超临界燃煤机组为例进行了验证和应用分析。结果表明：基于数据挖掘的兼顾能耗与环保的燃煤机组特性曲线能真实反映机组本身的节能减排特性，且随机组特性变化而变化，其为实现机组之间进行综合排序提供了便利。

39 基于多模型动态矩阵控制的喷氨优化装置及应用

黄德胜，王忠凯，邓继军，张磊

2020, 35(6).

[摘要](57) [HTML](0) [PDF 3.26 M](359)

摘要:
针对PID调节的常规喷氨控制策略难以较好地解决由于大时延、外扰等因素造成的选择催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）出口NO〖HT5”〗x浓度大幅波动的问题，设计了一套基于多模型动态矩阵的喷氨优化装置，利用动态矩阵控制算法提高喷氨调节速度以改善出口NO〖HT5”〗x浓度波动，通过设置多个动态矩阵控制器及加权输出环节提高了该装置的鲁棒性。最后，在某660 MW超临界机组上实现了该装置的整体应用。应用结果表明：各种工况下出口NO〖HT5”〗x浓度控制平稳，喷氨控制效果得到有效改善。

40 火电厂烟道的CFD模拟及结构改进

韦绍松，袁越锦

2020, 35(6).

[摘要](361) [HTML](0) [PDF 4.46 M](483)

摘要:
以某火电厂锅炉尾部烟道为研究对象，运用CFD仿真计算技术，对锅炉尾部烟道进行建模计算，分析了改进前后烟道流场及阻力分布。结果表明:该电厂原有烟道A、B侧增压风机出口至二级烟冷器前烟气流动阻力为944 Pa，现场试验测试该段烟道阻力为890 Pa，相对误差为6%，模拟计算压力数据与现场试验测量压力数据结果基本吻合，且该段烟道内流场分布不均匀，烟气流动过程中存在很多涡流区域。提出四种改进方案：方案一取消上升段烟道，将烟道置于地面；方案二在方案一的基础上，在两侧烟气汇合处及弯头处增加导流板；方案三由烟气中间汇合改为单边汇合；方案四采用圆形烟道。四种改进方案可分别将该段烟道阻力降至500、400、317和105 Pa。方案三及方案四对于烟气阻力降低的效果较明显，但方案四烟气流速均匀性分布效果较差。综合阻力及速度分布情况来看，改进方案三更加合适。

2020年第35卷第6期文章目次

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