2024年第39卷第3期文章目次

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  • 1  循环流化床锅炉压火启动调峰技术综述
    刘众元,武晓俊
    2024, 39(3):1.
    [摘要](133) [HTML](0) [PDF 1.07 M](137)
    摘要:
    为了促进新能源电量消纳,循环流化床锅炉压火启动调峰研究得到广泛关注。本文针对锅炉压火启动技术,从压火启动原理、发展历程、需要关注的核心问题及应对措施进行了概述,总结分析了压火时长、机组安全性、污染物生成和控制及无循环泵直流CFB锅炉压火调峰等问题,提出了压火时长计算、NOx控制及压火启动调峰对机组寿命的影响等未来重点研究方向。
    2  燃气旋流和湍流强度对转静盘腔入侵及流动特性影响的数值研究
    李昆阳,杜 昆,赵尊盛,刘存良
    2024, 39(3):9.
    [摘要](100) [HTML](0) [PDF 10.26 M](120)
    摘要:
    为了探究主流旋流和湍流对转静盘腔燃气入侵规律及机理的影响,在封严冷气量固定的条件下,针对主流旋流角、湍流强度以及二者共同作用对燃气入侵规律的影响开展数值模拟研究。研究结果揭示:当仅存在旋流时,腔内Batchelor流动核心的分布位置和规模直接受主流旋流角的影响,同时,该核心的流动特性引起了封严效率的显著变化;此外,旋流角通过影响封严出口上游的压力分布,进一步影响了下游的燃气入侵程度。当无旋流角、改变主流湍流强度时,在极端湍流强度I=20%的工况下,静盘侧Batchelor核心几乎完全消失,盘腔受到严重燃气入侵。当主流湍流强度I固定为20%,旋流角与其共同作用时,入侵状况相较于无旋流角时有所改善,但旋流角SA=15°的工况封严效率反而略低于SA=30°的工况,这主要是因为封严出口上游压力分布在湍流和旋流耦合作用下呈现出不同的波动特征。
    3  叶片缘板阻尼结构参数敏感特性分析
    周渝航,林 枫,孙景国
    2024, 39(3):18.
    [摘要](90) [HTML](0) [PDF 5.57 M](105)
    摘要:
    针对某型船用燃气轮机高压涡轮叶片的缘板阻尼结构设计问题,开展阻尼结构参数敏感性分析。基于整体-局部统一滑动理论建立叶片-阻尼单接触对摩擦模型,采用谐波平衡法和能量法将非线性摩擦力等效线性化;考虑激振力相位差,迭代求解振动微分方程以获得叶尖幅值响应,找出影响阻尼减振效果的关键参数,分辨具有高敏感度的独立变量,获取阻尼结构初步设计方案。结果表明:缘板阻尼器的质量与刚度、阻尼选材及接触面宽度均属于高敏感度参数;阻尼器所受离心力与激振力幅值之比可作为结构设计过程中的独立变量;计算得到阻尼器设计质量在1.18~3.95 g之间,阻尼器轴向设计长度为31.2 mm。
    4  两型间冷器流道气动性能试验研究
    王 峥,李贝贝,张澄源,刘雪彬
    2024, 39(3):25.
    [摘要](100) [HTML](0) [PDF 8.61 M](102)
    摘要:
    间冷器是间冷循环燃气轮机的核心部件,气流流过间冷器的压力损失是衡量间冷器性能的主要指标之一。本文设计了两种不同的间冷器流道结构,并对两种间冷器流道进行了不同工况的气动特性试验,测得间冷器流道不同位置的温度、压力值,得出两种间冷器流道结构的气动特性。试验结果表明:间冷器总压损失主要产生于从进口到导流板前的折转扩散段,且总压损失系数随折合流量的变化曲线为抛物线型,与进口动压呈正比例关系;而改进型间冷器的总压损失有所降低,相同折合流量对应的总压损失系数相对原型间冷器结构降低约20%。
    5  斜流工况下喷水推进器叶轮空化特性的数值研究
    赖海滨,陈二云,杨爱玲
    2024, 39(3):32.
    [摘要](80) [HTML](0) [PDF 17.47 M](104)
    摘要:
    针对喷水推进器斜流工况时叶轮内部的空化问题,采用SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,对不同斜流角下的喷水推进器流场特性进行了数值模拟,获得了斜流角对喷水推进器水力性能、叶片表面空泡分布以及叶顶间隙区空化分布等方面的影响特性。结果表明:斜流角〖JP2〗从0°逐渐增大至40°时,推进泵的质量流量、扬程增加,效率则递减,约减小了3%;随着斜流角增大,依次影响多个叶片表面的空化分布,叶片表面空化区域从吸力面进口边向出口处不断发展;叶顶尖隙内的泄漏流、叶顶泄漏涡及卷吸区的空化范围随斜流角的增大不断扩展,并发生相互干涉和混合,最后叶顶区空化趋于稳定状态;随着斜流角的增大,叶顶进口附近处的空化和涡量分布发展规律具有相似性。
    6  某压气机轮盘破裂转速分析与试验验证
    季 晨,陈芃樾,孙景国,董 磊
    2024, 39(3):41.
    [摘要](81) [HTML](0) [PDF 11.69 M](96)
    摘要:
    为研究轮盘破裂转速分析方法并提高破裂转速预测精度,基于平均应力法和极限应变法对某型大功率燃气轮机压气机轮盘破裂转速进行分析。通过后续开展的轮盘超速及破裂试验,对轮盘应变、残余变形及起始破裂位置进行了验证。研究结果表明:轮盘破裂转速分析结果与试验相符,压气机轮盘的主要破裂形式为子午面破裂;与平均应力法相比,极限应变法预测精度更高,并且可以准确预测起始破裂位置。
    7  掺氢比对低排放燃烧室性能影响研究
    秦 琨,王 威,李妍萍,李名家
    2024, 39(3):47.
    [摘要](65) [HTML](0) [PDF 15.57 M](112)
    摘要:
    为了探究传统天然气燃气轮机对氢气燃料的适应性,基于现役某型工业低排放燃气轮机结构和性能,用数值模拟方法分析了燃料中氢气比例对低排放燃烧室性能的影响,确定了燃烧室燃用甲烷和氢气燃料的换用性能。研究表明:在1.0额定工况,掺氢比小于等于30%时,燃烧室不发生回火,喷嘴内部和火焰筒肩部回流区的温度以及燃烧室的总压损失随掺氢比的升高而升高,NOx排放体积分数小幅升高,CO排放体积分数减少;当掺氢比大于30%时,燃烧室发生回火,喷嘴和火焰筒肩部回流区温度、总压损失、NOx排放体积分数大幅升高,CO排放基本为零。在其他工况下,负荷变化对燃烧室边界条件影响较为复杂,对喷嘴回火边界影响无单调性变化规律。
    8  基于贝叶斯优化的LSTM火电机组一次调频能力辨识方法
    吕 游,吴 创,翁明楷,秦瑞钧
    2024, 39(3):57.
    [摘要](73) [HTML](0) [PDF 2.08 M](91)
    摘要:
    提升火电机组的一次调频能力辨识有助于辅助电网的调度,保证电网的安全稳定运行。提出一种基于贝叶斯优化算法(Bayesian optimization, BO)的长短期记忆网络(long shortterm memory, LSTM)一次调频能力辨识方法,实现火电机组的一次调频能力精确建模。首先对机组机理及参数之间的相关性进行分析,确立模型的输入特征变量,再利用贝叶斯算法对LSTM网络结构进行优化,得到一次调频能力辨识模型。以某600 MW燃煤火电机组为研究对象,将该模型与传统BP神经网络模型、未优化LSTM网络模型进行对比。结果表明:所提出的网络模型均方根误差分别降低了66.51%和34.83%,具有更高的模型精度。
    9  供应不同品位工业蒸汽的1 000 MW机组能耗特性分析
    高新勇,郑立军,刘苗苗,王朝阳
    2024, 39(3):65.
    [摘要](60) [HTML](0) [PDF 2.04 M](94)
    摘要:
    为分析工业供汽机组供不同品位蒸汽的能耗特性,考虑到工业供汽机组多热用户参数及多供热汽源点的特点,建立了供热机组变工况计算及能耗特性分析模型。以某1 000 MW工业供汽机组为例,分别采用好处归电法、好处归热法、做功能力法和等效热降法研究了电负荷、中压工业热负荷、低压工业热负荷、供汽汽源点等因素对机组能耗特性的影响规律。结果表明:不同供热方式下采用同一方法计算的供热煤耗率随电负荷变化的趋势一致,随热负荷变化不大;不同供热方式下采用同一方法计算的发电煤耗率随热负荷变化的趋势一致,随电负荷变化的趋势有差异;当电负荷为620 MW、热负荷为220 t/h时,在再热热段蒸汽供中压蒸汽方式下按照好处归电法、做功能力法、等效热降法、好处归热法分配的供热煤耗率分别为37.46,26.43,25.83和22.52 kg/GJ,发电煤耗率分别为280.39,291.80,292.42和295.84 g/(kW•h)。
    10  基于线性回归与BP神经网络的火电厂燃煤碳排放计算研究
    龚广京,周 光,郑 涛,陈时熠
    2024, 39(3):73.
    [摘要](69) [HTML](0) [PDF 1.65 M](98)
    摘要:
    针对燃煤电厂普遍缺少煤炭元素分析数据的现状,以我国商品煤煤质数据库中的3 000余条煤质数据为基础,分别采用线性回归、BP神经网络、SSABP神经网络模型对煤炭工业分析数据进行建模,预测煤炭元素分析含碳量,进而从原料侧计算燃煤碳排放,3种模型对于煤炭元素分析含碳量预测的相对误差分别为8.40%,2.51%,1.30%。选取某百万机组燃煤电厂平稳负荷、波动负荷、升负荷、降负荷4种典型工况,从原料侧通过上述3种模型开展电厂燃煤连续碳排放计算,并与电厂烟气侧检测碳排放值进行比较。结果表明:线性回归、BP神经网络、SSABP神经网络模型可以较好地推测元素分析含碳量。3种模型在平稳负荷的低负荷、中负荷、高负荷3种工况下,与锅炉烟气侧测量所得燃煤碳排放的均方根误差RMSE分别为0.35,0.08,0.07;0.87,0.37,0.09;0.23,0.19,0.17。在升负荷、降负荷、波动负荷工况下,3种模型计算值的均方根误差RMSE分别为1.00,0.84,0.71;1.43,1.24, 0.73;1.33,1.15,0.93。以某电厂典型工作日为例,3种模型对日总碳排放计算值与烟气检测法获得的碳排放相对偏差分别为12.28%,5.52%,0.22%。SSABP神经网络模型煤质预测和碳排放计算结果与烟气侧测量值偏差最小。
    11  蒸汽型高温固体储热系统建模与控制仿真研究
    陈梦东,康 伟,张 楠,刘文亮
    2024, 39(3):82.
    [摘要](67) [HTML](0) [PDF 1.94 M](86)
    摘要:
    基于MATLAB/simulink软件,建立了包含蓄热体、余热锅炉、风机、水泵等部件的蒸汽型固体储热供热系统仿真模型,分析了恒定入口风量和恒定出口风温模式下的系统动态特性。针对汽包压力升高和用户热负荷降低工况,根据汽包出口阀门开度和风机风量先后调节顺序组成4种控制方法。结果表明:当风量维持5.5 kg/s时,蓄热体出口热风温度及余热锅炉的产汽量均会持续减小,在6 000 s内蓄热体温度由710℃降到了612℃,余热锅炉的产汽量由0.88 kg/s降低到0.67 kg/s。针对压力升高工况,先调节汽包出口阀门开度、后控制风机出口风量,较相反的调节顺序,使系统供汽压力变化的调节时间节省1倍,仅需90 s左右。针对用户热负荷降低工况,先调节汽包出口阀门开度再调节风机出口风量,仅需60 s左右将蒸汽热负荷由0.6 kg/s降到0.4 kg/s,但是汽包压力和汽包水位波动较大,波动值分别为0.08 MPa和0.03 m。
    12  基于XR修正的回转式空气预热器换热效率计算方法
    王宏武,刘 欢,杨荣祖,马汀山
    2024, 39(3):92.
    [摘要](71) [HTML](0) [PDF 1.05 M](95)
    摘要:
    依据逆流换热器换热理论模型,基于换热器无因次变量效能、传热单元数和热容量比之间的关系,对回转式空气预热器换热过程进行分析,提出基于XR修正的回转式空气预热器换热效率计算方法。根据某600 MW机组的空气预热器的设计参数及运行数据,利用该计算方法求解得到实际运行工况换热效率。并对该空气预热器进行了蓄热元件更换、密封间隙调整等改造,对改造前后实际运行工况换热效率进行计算。结果表明:未修正的换热效率与XR有较强的相关性,修正后的换热效率离散程度降低,更能反映空气预热器本身的换热能力。不进行修正情况下,改造前、后的平均换热效率分别为67.6%和67.4%,与设计值69.7%有较大的差距,不能体现出空气预热器改造的效果。通过XR修正,改造后的平均换热效率69.3%与设计值69.7%基本相当,高于改造前的平均换热效率,基本达到改造预期效果。该计算方法可更准确的评价空气预热器的实际性能及改造效果。
    13  基于改进密度聚类法的高压加热器传热系数研究
    钱 虹,王海心,张栋良
    2024, 39(3):100.
    [摘要](70) [HTML](0) [PDF 1.27 M](91)
    摘要:
    为了及时发现并处理高压加热器运行经济性失常,采用传热系数直观地反映高压加热器的运行效率,提出基于时序数据分析方法得到传热系数的在线动态模型。首先通过热动力学机理分析得到影响高压加热器传热系数的主要特征参数并建立基于特征参数的动态模型;其次,通过蜻蜓算法改进的密度聚类方法构建具有最优邻域参数的优化聚类模型,得到可信端差区间。通过一段时间的某电厂的计算结果比较表明,基于改进密度聚类法的传热系数在线动态模型在计算高压加热器传热系数时均方误差MSE低至0.030 5%,说明该模型有效、可行。
    14  换热表面结垢对U型管蒸汽发生器传热性能的影响分析
    王 祎,邢天阳,朱小良,胥建群
    2024, 39(3):109.
    [摘要](64) [HTML](0) [PDF 4.24 M](98)
    摘要:
    U型管蒸汽发生器的壳侧沉积了来自二回路系统中的腐蚀产物,结垢导致热量聚积在金属换热管上,容易造成垢下热点腐蚀,危害设备安全。为了明确结垢对蒸汽发生器传热性能的影响,本研究基于仿真平台APROS建立了U型管蒸汽发生器的分布式模型,并根据已公开论文中的数据进行了模型准确性验证;推导了污垢热阻与表面换热系数之间的关系式,分析了不同结垢厚度、位置对U型管蒸汽发生器换热区域的传热管壁面温度、流体温度、传热系数、热流密度等的影响程度。研究结果表明:随着结垢程度的加剧,蒸汽发生器的换热效率不断降低,出口蒸汽品质不断下降;结垢对沸腾段换热效率的影响比对过冷段换热效率的影响更大。
    15  基于响应面法分析氧化石墨烯对脉动热管传热性能的影响
    尹 勇,周 冰,杨洪海,陈子豪
    2024, 39(3):116.
    [摘要](62) [HTML](0) [PDF 7.05 M](74)
    摘要:
    响应面法(Response Surface Methodology,RSM)是评价多个自变量对过程及结果影响程度的有效工具。基于RSM方法,试验研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)纳米流体对脉动热管(Pulsating Heat Pipe,PHP)的传热强化作用,分析了加热功率20~105 W、充液率25%~75%及GO纳米流体质量分数0%~0.1%时对PHP传热性能的影响。结果表明:氧化石墨烯/水脉动热管传热性能受加热功率、充液率及GO纳米流体质量分数的共同影响;加热功率(Q)的影响最大,其次是充液率(FR),GO纳米流体质量分数(ω)的影响最小;Q与FR的交互作用较强时,对热阻影响显著;FR与ω的交互作用较弱时,对热阻影响则较小;Q与ω的交互作用及对热阻的影响最小;最佳运行参数为Q=96.4 W,FR=67.5%,ω=0.041%,对应的热阻值Rmin为0.463 K/W;应用RSM方法可大幅减少实验次数,有效分析GO/水PHP传热性能及影响因素,并预测最佳运行工况。
    16  基于大数据平台的SO2排放GWO N BEATS预测算法
    曾庆华,冉 鹏,董 坤,刘 旭
    2024, 39(3):125.
    [摘要](55) [HTML](0) [PDF 2.17 M](79)
    摘要:
    为了更精确地预测SO2排放质量浓度,解决非线性随机预测问题,提出了一种基于随机森林特征选择的GWONBEATS算法。通过随机森林算法筛选输入参数的特征,使用灰狼优化算法对NBEATS算法的超参数进行优化;与长短期记忆网络(Long ShortTerm Memory, LSTM)、门控循环神经网络(Gated Recurrent Unit,GRU)以及NBEATS算法对比分析,验证了GWONBEATS算法的有效性。将本算法应用于某大型电网公司大数据平台,探索了复杂智能算法在大数据平台上开展污染物排放预测的可行性。研究结果表明,相较于长短期记忆网络、门控循环神经网络和NBEATS方法,GWONBEATS算法预测误差更小, 其中平均绝对百分比误差MAPE为1.50%,相对均方误差RMSE为0.42,平均绝对误差MAE为0.33,决定系数R2为0.97。
    17  低压缸切缸工况下流动与鼓风特性数值研究
    胡建东,穆祺伟,王耀文,蔡 健
    2024, 39(3):132.
    [摘要](62) [HTML](0) [PDF 16.09 M](81)
    摘要:
    为了研究低压缸切缸工况时机组的运行能力,以国内某电厂汽轮机低压缸为研究对象,建立低压缸单边八级叶栅单通道流场三维计算模型,分析不同入口流量下其内部流动结构和气动性能以及末级动叶的鼓风加热特性。结果表明:随着低压缸入口流量的持续减小,排汽出口和末级叶栅内会陆续出现排汽回流和汽流分离现象,并伴随有动叶入口的负攻角现象;当低压缸入口流量减小至1.19%额定流量时,工质做功无法弥补低压缸转子旋转耗功,低压缸整机无法输出功率;当低压缸入口流量降低至7.44%额定流量时,末级通道动静交界面靠近叶顶区域和末级动叶通道靠近叶顶区域出现局部高温区,出现切缸工况末级动叶的鼓风加热效应;同时,切缸工况下末级静叶鼓风加热温度抬高程度显著大于末级动叶,相较于额定工况末级静叶和末级动叶表面最高温度分别抬高了约10596%和71.91%。
    18  新型高效紧凑式换热器仿真及热力分析
    鲜成卓,赵剑刚,李海阳,陈玉翔
    2024, 39(3):142.
    [摘要](100) [HTML](0) [PDF 25.80 M](134)
    摘要:
    为了提高新型高效紧凑式换热器设计的功能性,并使其满足热力学性能需求,对绕管的结构参数及桥接布管方式进行设计。采用一种新型的变径变线桥接方式,在体积有限的情况下实现密集的管束布置形式;对该新型换热器设计进行全尺寸流域建模及CFD数值模拟;并将三维建模结果与一维程序计算结果对比,进行可靠性验证。计算结果表明:三维计算的各项热力学性能结果与一维计算仅有较小偏差,总传热系数相对误差仅为3.74%,总传热量相对误差仅为1.04%,验证了该三维计算模型具有较好的准确性;结合温度云图证明了换热区域基本集中在绕管段,为简化复杂换热器的计算提供了思路;该新型高效紧凑式换热器设计实现了管侧双股流可独立运行且同层间不存在无效换热区,整体换热平顺进行,壳侧流阻较小,换热能力保持较好;在工况范围内整机换热体积功率达到4.67 MW。
    19  二次进气角度对流化床接收器中颗粒流动特性的影响
    朱子昂,朱丽云,李安俊,王振波
    2024, 39(3):150.
    [摘要](46) [HTML](0) [PDF 8.42 M](85)
    摘要:
    为了探究不同二次进气角度对流化床太阳能颗粒接收器内颗粒流动特性的影响,采用了欧拉-欧拉双流体模型与非均质过滤曳力模型(filtered)耦合的数值计算方法,数值模拟了30°,45°和60°〖KG*3〗3种二次进气角度下接收器内颗粒浓度及颗粒速度的分布。结果表明:与均匀曳力模型(Gidaspow和WenYu)相比,非均质过滤曳力模型计算结果与实验结果具有较好的一致性;在3种二次进气角度下,颗粒沿径向均呈现出边壁附近的颗粒体积分数高于中心区域的“环-核”非均匀径向分布,且两侧壁面的颗粒流向中心区域形成循环,同时伴随着颗粒团聚现象;相比于二次进气角度30°和60°,当二次进气角度为45°时,二次进气入口截面颗粒分布相对均匀,且不存在颗粒返混回二次进气入口的现象。
    20  基于SOM聚类和ECA的超短期光伏预测组合模型研究
    董金华,徐伊洁,朱一昕,许德智
    2024, 39(3):158.
    [摘要](58) [HTML](0) [PDF 2.07 M](81)
    摘要:
    为提高不同天气类型下光伏输出功率的预测精度,提出了一种基于注意力机制的超短期光伏预测组合模型。首先,通过皮尔逊相关系数分析,选取与光伏发电功率密切相关的关键气象因子,并对其进行逐月标准化,然后加权求和计算得到分类指标天气条件因子(Sky Condition Factor, SCF),以降低输入变量的维度,并消除季节对天气分类的干扰和众多气象因子之间的耦合关系。其次,通过自组织映射神经网络(SelfOrganizing Map, SOM)对SCF进行无监督聚类,划分出3种天气类型。然后,在3种天气类型下分别构建卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)预测模型,并引入高效通道注意力模块(Efficient Channel Attention, ECA),自适应地为特征信息的多重通道分配相应的权重,使模型集中于重要的特征信息,提高模型的预测精度。采用历史实测数据进行仿真,结果表明:与〖JP2〗未引入ECA模块的预测模型相比,所提预测模型在3种天气类型下的预测准确度分别提高了1.006 1%,〖JP〗1.626 1%和1.610 4%,验证了该模型的有效性。
    21  分流导叶垂直轴风力机气动性能研究
    朱致远,叶 舟,欧华浩,李 春
    2024, 39(3):166.
    [摘要](58) [HTML](0) [PDF 11.06 M](92)
    摘要:
    为提高垂直轴风力机气动性能,提出一种随相位角变化而改变相对夹角的分流导叶结构。以NACA0021为基础翼型,采用计算流体力学方法对分流导叶作用下垂直轴风力机风能利用系数、单叶片瞬时转矩、压力系数及速度场进行数值分析。结果表明:静态和动态分流导叶均可提高垂直轴风力机气动性能,且动态分流导叶提升效果更为显著;相较于静态分流导叶,动态分流导叶垂直轴风力机在尖速比为2.33时风能利用系数最高可提升23%,在尖速比为2.03时静态分流导叶垂直轴风力机较原始垂直轴风力机风能利用系数提高37%;分流导叶也可使最佳尖速比前移,稳定叶片转矩波动,提升垂直轴风力机的运行稳定性。
    22  基于MASTA的单斜齿轮修形优化研究
    薛睿超,霍肇波,贾海涛,汤 鱼
    2024, 39(3):173.
    [摘要](60) [HTML](0) [PDF 11.50 M](62)
    摘要:
    为了研究不同修形方式对齿轮性能的影响,以一对单斜齿轮为例进行螺旋线修形、齿向起鼓及齿顶修形。采用MASTA软件对不同修形方案进行承载接触分析LTCA(Loaded Tooth Contact Analysis),计算各种方案下齿轮的传动误差、齿面接触应力及齿面载荷分布,并以齿面载荷分布均匀为优化目标,综合考虑传动误差及齿面接触应力,对齿轮进行螺旋线修形和齿向起鼓,并从修形量、修形长度和修形曲线3个方面进行齿顶修形优化,得到了特定工况、特定齿轮参数下的修形优化方案。研究表明:与未修形情况相比,最终优化方案在齿面载荷分布更均匀的情况下可使齿轮传动误差下降8.6%,且传动误差曲线更接近正弦曲线;最大齿面接触应力下降6.2%,齿面载荷分布系数KHβ由1.195 2降低至1.144 5;该修形优化方案有效地改善了齿轮的啮合性能。
    23  齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压仿真研究
    王双兴,邵 钢,王 冀,田 昊
    2024, 39(3):181.
    [摘要](73) [HTML](0) [PDF 20.25 M](75)
    摘要:
    为了确保船舶齿轮箱水下密封可靠,开展船舶齿轮箱轴端唇形密封结构的最大密封水压研究。首先,进行齿轮箱轴端唇形密封结构的静力学仿真,得到了过盈量为0.5 mm条件下唇形密封和旋转轴之间的接触宽度和平均接触压力,经进一步计算得到了唇形密封结构的生热量。在此基础上,进行了唇形密封结构的热力学有限元仿真分析,获得了过盈量为0.5 mm时唇形密封结构最高温度随水压载荷的变化规律。最后,以150 ℃为最高温度上限,仿真获得了唇形密封结构的最大密封水压为0.035 MPa,并进行了输出轴端最大密封水压的试验验证,验证了仿真获得的最大密封水压结果的正确性。研究结果表明:在唇形密封与旋转轴过盈量为0.5 mm的条件下,唇形密封结构的最高温度与水压呈正相关关系。
    24  基于多尺度卷积双向长短期记忆网络与注意力机制的滚动轴承剩余寿命预测
    闻 麒,金江涛,李 春,岳敏楠
    2024, 39(3):189.
    [摘要](62) [HTML](0) [PDF 7.86 M](77)
    摘要:
    通过卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)处理轴承一维时域或频域信号,难以提取具有代表性的非线性特征信息,且易忽略低层次信息。针对这一问题,基于多尺度特征提取,引入一种特征注意力机制,提出一种基于卷积双向长短期记忆网络(MSAMCNNBiLSTM)的轴承剩余寿命预测方法。基于西安交通大学(Xi′an Jiao Tong University,XJTU)轴承数据集中的3组数据对MSAMCNNBiLSTM、LSTM、CNNLSTM和MSAMCNNLSTM 4种方法的预测误差进行对比分析。结果表明:MSAMCNNBiLSTM方法在3组数据集中的预测误差均小于其他3种方法,说明该模型能同时学习数据中的低层次与高层次信息,可有效提高轴承的剩余寿命预测精度。
    25  基于AHP方法的行星齿轮箱箱体阻尼敷设方案评价研究
    魏博文,常 山,栾圣罡,张 坤
    2024, 39(3):200.
    [摘要](67) [HTML](0) [PDF 3.35 M](83)
    摘要:
    针对行星齿轮箱箱体阻尼敷设方案减振效果评价问题,以某型行星变频调速齿轮箱为研究对象,基于层次分析法(AHP)建立阻尼敷设方案评价指标体系,以阻尼层厚度和阻尼材料损耗因子作为方案的定量指标,并结合方案的定性指标多方案对比分析,选出最优的阻尼敷设方案。建立了5种箱体阻尼敷设方案的有限元模型,仿真分析得出模型机脚测点的振动加速度级。结果表明:阻尼层厚度和阻尼材料损耗因子对测点处机脚振动加速度级大小影响显著;选用SA-3为阻尼材料、阻尼厚度为14 mm的方案5,经指标体系评价确定为最优阻尼敷设方案,较原模型振动加速度级峰值平均下降了1.64 dB,优于其他4种阻尼敷设方案,验证了评价方法的正确性。
    26  基于Hartmann哨超声喷嘴的谐振腔结构仿真研究
    陶嘉琪,姚福锋,鞠东兵,刘建成
    2024, 39(3):207.
    [摘要](77) [HTML](0) [PDF 12.86 M](1429)
    摘要:
    为便于用试验方法研究汽轮机除湿问题,设计了一种新型大流量、高雾化度的喷嘴,在喷嘴设计中融入类似Hartmann哨的谐振腔结构,并通过超声波效应增强对水滴的雾化效果。采用Fluent流体仿真软件,对湿蒸汽环境下不同Hartmann哨谐振腔结构尺寸的流场速度、压力脉动以及谐振频率进行数值模拟,得到最佳谐振腔结构尺寸。研究结果表明:喷嘴入口压力一定时,改变谐振腔与喷嘴出口的角度(谐振腔夹角),速度脉动会随谐振腔夹角的增大而增大,而压力脉动随谐振腔夹角增大呈先增大后减小的趋势,在125°夹角下出现峰值;125°夹角下速度脉动最大值区域及谐振频率随谐振腔直径增大而减小;最终确定谐振腔的结构参数,其夹角为125°、直径为3.4 mm、深度为6.4 mm,该结构参数下谐振频率为21 kHz,符合所需频率。

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