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  • 1  连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场数值研究
    杨程 杨红平 王涛
    2017, 32(10):16-23.
    [摘要](2767) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](70)
    摘要:
    针对单弓形折流板换热器壳程压降大、连续型螺旋折流板换热器安装制造成本高的缺点,提出一种连续拼接型螺旋折流板换热器。基于流体力学基本原理与周期性充分发展模型理论,对连续拼接型螺旋折流板换热器壳程流场与温度场进行数值模拟,研究表明:雷诺数在2000~10000范围内,当螺旋角为70°时换热器的综合换热性能最好,且是同尺寸单弓形折流板换热器的15~21倍;利用多元线性回归方法推导出了连续拼接型螺旋折流板换热器壳程对流换热系数与压降的准则数关系式。
    2  圆柱形内肋强化换热数值模拟与火积耗散分析
    金 光
    2018, 33(4):8-14.
    [摘要](2247) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](48)
    摘要:
    摘 要:对内肋管内部流体的湍流换热过程进行了数值模拟,讨论了肋高和肋的轴向夹角对换热的影响。相比于普通圆管,内肋圆管内的传热性能明显得到提高。无量纲肋高度和角度分别为0.8°和40°时传热效果最佳,而在0.1°和40°时换热与阻力的比值(Performance Evaluation Criteria,PEC)最大,综合换热性能最佳,可用于强化地源热泵地埋管换热。此外,本研究从火积耗散与传热效率的角度分析了内肋强化传热机理,得到管壁冷却管内流体的火积传递效率计算式,为内肋管强化换热的深入分析提供了依据。
    3  分流叶片前缘掠 对跨音速离心压气机气动性能的影响
    王建华 陈思成 钟兢军 汪亮
    2017, 32(10):45-51.
    [摘要](1839) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](77)
    摘要:
    对不同分流叶片前缘掠角(由-20°到+20°)的跨音速离心压气机流场进行了数值模拟研究,结果表明:分流叶片掠几乎不改变压气机的堵塞流量,前掠有扩展压气机工作范围,增加失速裕度的趋势,同时使性能(压比和效率)提高,分流叶片前掠10°性能最佳,在最高效率点效率提高0.77%,压比提升0.91%。;与原压气机相比后掠与原压气机相比性能有部分下降 。分流叶片掠对主叶片的影响集中在其叶片中部,对前端低能流体的径向迁移改善效果不明显;前掠使主叶片中部压差减小,减弱了通道中横向的压力梯度,减小间隙泄漏损失,后掠使泄漏损失增加。分流叶片掠对主叶片吸力面的斜激波影响甚微,对通道中部及其两侧的低能流体作用较明显,前掠抑制了压力面侧低能流团的发展,更好的改善了通道中部的分离流动,后掠使低能流团向分流叶片前积聚,流动损失增加
    4  燃气轮机异常检测技术的研究进展
    赵宁波 闻雪友
    2017, 32(10):1-10.
    [摘要](1835) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](101)
    摘要:
    考虑燃气轮机结构组成复杂、旋转部件服役环境恶劣以及多类型故障容易耦合等特点,如何提高系统/设备的异常检测性能是实现燃气轮机状态监测与健康维护的关键。本文概述了燃气轮机异常检测技术的发展历程,分别从气路性能参数、振动参数、油液分析/静电监测、多源信息融合等方面综述了燃气轮机异常检测方法的国内外研究进展。在此基础上,针对目前研究存在的问题与不足,从有效提高建模精度、解决气路分析方程欠定问题、丰富异常特征数据库、增加数据源信息、强化多源信息融合模式、深度挖掘隐含信息等多个角度分析了燃气轮机异常检测技术的发展方向。
    5  NACT滚筒冷渣机工业性能研究
    刘柏谦 张飞龙 谭培来
    2017, 32(10):71-75.
    [摘要](1522) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](82)
    摘要:
    报道第一台NACT(New Ash Cooling Technology,新型灰渣冷却技术)滚筒冷渣机的工业试验结果。工业测试显示,锅炉满负荷运行时NACT滚筒冷渣机的表观传热系数大于95 ,几乎是现有滚筒冷渣机产品传热系数的2倍。该装置采用扬料板组织灰渣运动,设置迎合抛洒灰渣的对流受热面,将主导热阻由灰渣接触热阻转变为灰渣对流冲刷热阻,大幅度提高了总传热系数。工业测试结果显示,滚筒转速对NACT滚筒冷渣机性能影响巨大。随着滚筒转速提高,灰渣处理量直线升高,但不同转速下的排渣温度升高速率不同。滚筒转速增加,表观传热系数升高,有利于传热过程。增加滚筒对流传热份额,延长灰渣在滚筒内停留时间,是滚筒设计的关键。
    6  吡咯类氮富氧燃烧的分子动力学研究
    毛 宇 贺红坡 郭 欣 刘泰生
    2017, 32(10):59-65.
    [摘要](1326) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](78)
    摘要:
    采用基于ReaxFF反应力场的分子动力学模拟方法研究了不同燃烧温度和氧浓度条件下吡咯在O2/CO2和O2/N2气氛下燃烧的反应速率、自由基的生成、中间产物与最终产物的分布,从微观上探索吡咯在O2/CO2气氛下的燃烧机理。研究表明:吡咯富氧燃烧的主要产物包括HCN、NO、N2、CO2、CO和H2O等,主要的中间体和自由基包括C4H4N、NCO、HNCO、C4H4ON、CHO2、CN、H、OH、O和HO2等;随着温度的升高,O2/CO2和O2/N2气氛下NO的生成量都随之增加;随着氧气浓度的升高,更多的HCN、NCO、HNCO及其它含氮中间产物转化为NOX,从而使其生成量增加;在燃料与氧气的化学当量比=0.5和1时,O2/CO2气氛中NO的生成量比O2/N2气氛下的高,在=2时两种气氛中生成的NO量相当。
    7  水平管外降膜蒸发传热特性的数值模拟
    杨洛鹏 邹振宇
    2017, 32(10):24-28.
    [摘要](1222) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](80)
    摘要:
    为深入研究液膜内的微观传热机理,对水平管外降膜蒸发的传热特性进行了数值模拟,获得了液膜厚度、液膜速度和传热系数等热力参数在液膜内的分布特性。通过与实验数据的对比验证了数学模型的准确性。研究结果表明:在饱和蒸发温度62 ℃、传热温差2.8 ℃、管外径25.4 mm和液膜入口速度0.071~0.15 m/s条件下,沿圆周方向,液膜厚度减少,传热系数增加,直至达到液膜热力发展区,膜厚和传热系数趋于稳定;受液膜内温度分布变化的影响,液膜内的粘度、表面张力和导热系数的变化对液膜传热特性产生显著影响。
    8  纳米流体在微通道换热中的研究进展
    翟 昊 李 娟 朱章钰
    2019, 34(12):1.
    [摘要](1132) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](275)
    摘要:
    随着微尺度应用需求日益增长,纳米流体与微通道分别作为强化传热流动介质与强化传热结构获得学者们的广泛关注。主要概述了纳米流体的制备方法与稳定性,以纳米颗粒及基液类型、纳米颗粒的浓度、粒径以及强化传热机理为类别,综述了纳米流体在不同结构微通道中传热与流动性能的研究进展。通过分析已发表的研究成果,总结了纳米流体在微通道换热中的研究难点,提出了研究纳米流体在微通道中流动与传热特性的主要方向。
    9  10 MW级深冷液化空气储能发电系统工程化应用研究进展
    王维萌 黄葆华 宋亚军 宋 洁
    2018, 33(12):1.
    [摘要](1105) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](76)
    摘要:
    新型非补燃深冷液化空气储能发电系统是一种具有广阔应用前景的能量型储能方式。首先,综述了非补燃式压缩空气储能技术的发展、应用及研究现状。其次,围绕空气净化及压缩、空气液化、储热、蓄冷及膨胀发电五个子系统,简要介绍了10 MW级非补燃深冷液化空气储能发电系统的技术原理、工艺流程、运行模式及各子系统功能,并对各主要设备的工程化研制进展进行了详细的分析,包括主要功能、特殊工艺设计要求、工艺设计参数及生产制造现状等。最后,对系统工程化应用面临的技术问题进行了总结,提出了后续的发展方向和研究重点。
    10  燃气轮机机理-数据混合建模方法研究
    李景轩 周登极 肖 旺 张会生
    2019, 34(12):33.
    [摘要](1061) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](215)
    摘要:
    提出了机理模型和基于神经网络的数据驱动模型相结合的燃机混合模型结构,利用燃机实际运行数据,通过数据驱动方法修正由于特性线偏差导致的机理模型仿真误差。以天然气长输管道压气站的某型双轴燃气轮机为研究对象,设计了3种机理-数据混合模型结构。通过对比3种混合模型与机理模型的性能仿真结果,说明与燃机机理模型相比,混合模型精度相对更高。同时基于燃机整体并联补偿的混合模型结构对截面参数的仿真精度最高,各参数的平均相对误差基本在1.5%以内,其中压气机出口和动力透平出口温度的相对误差小于0.5%。由于数据驱动方法可以针对特定燃机利用运行数据训练出特定的补偿网络,对于不同的机组所设计的混合结构模型都能具有较高的准确性,为提高燃机模型精度提供了参考手段。
    11  热源自调节有机朗肯循环发电系统热力性能分析
    杨新乐 任姝 黄菲菲 戴文智
    2017, 32(10):34-39.
    [摘要](1060) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](72)
    摘要:
    为提高基本ORC系统换热器内冷热流体换热温差匹配程度,提升系统热力性能,提出一种热源自调节有机朗肯循环发电系统,基于热力学第一定律和第二定律,建立了系统的数学模型并编制计算机程序进行分析,结果表明:当热源与有机工质换热温差不匹配时,采用热源自调节方式可有效提升基本ORC系统热力性能。热源自调节系数不同,ORC-R系统热力性能提升程度不同,存在随热源温度不同而有所变化的极限调节值。同时,ORC-R系统较基本ORC系统性能获得最优值时的蒸发温度降低,ORC-R系统净输出功、㶲效率随热源自调节系数增加呈现先增加后减小的变化规律,可找到热源自调节系数的最佳值使ORC-R系统热力性能达到最优:热源温度Tg=373、383、393和403 K时,ORC-R系统净输出功Wnet较基本ORC系统分别增加35.52%、42.75%、51.15%、57.63%;㶲效率ηex分别为基本ORC系统的0.8799倍、1.1749倍、1.4858倍和1.8078倍。
    12  带有分流结构匹配策略的换热网络优化分析
    陈家星,徐 玥,崔国民,胡恩锴
    2022, 37(5):1.
    [摘要](1056) [HTML](0) [PDF 1.21 M](758)
    摘要:
    采用节点非结构模型(NNM)优化换热网络时,节点位置的合理配置对网络拓扑结构和优化结果有重要影响。在分析NNM的优化性能时发现,优化结果中分流结构主要出现在具有较大换热潜能的流股上。因此,提出了分流结构匹配策略,该策略可根据各流股的换热潜能对流股分流结构进行调整,使换热潜能较大的流股保留更多的分流结构,促进潜在优势结构的生成。将该策略改进后的算法用于优化9SP和15SP算例,所获优化结果比公开文献最优年综合费用低17 046 $/a和4 418 $/a,且改进后的模型与算例的适配度较高。
    13  基于强化学习的燃气轮机转速控制策略研究
    张启航,李学民,祝存玺
    2022, 37(12):148.
    [摘要](1047) [HTML](0) [PDF 3.41 M](428)
    摘要:
    以某三轴燃气轮机作为研究对象,针对燃气轮机各工况下转速失稳、不同海况下的动力响应需求、外部干扰等因素对燃气轮机工作状态的影响问题,设计了基于Q-learning强化学习理论的控制策略,以智能算法在线调试代替人工手动调试过程,实现人工智能理论到工程实际的应用在进行软件层智能算法验证后,通过强化学习算法控制参数的自动优化完成了基于强化学习的转速控制策略硬件在环试验。研究表明:该设计算法可以在燃气轮机运行过程中判断触发、自我训练、自我调整控制参数,保证燃气轮机在各种突发情况下的运行稳定;在三轴燃气轮机转速失稳时,在较短时间内即可完成转速的回稳,并可将转速误差控制在2 r/min内,从而实现了转速失稳时的自救。
    14  多孔介质局部非热平衡模型研究综述
    路 朗 辛成运 刘忠鑫
    2019, 34(7):1.
    [摘要](1047) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)
    摘要:
    简述了局部热平衡模型和局部非热平衡模型的基本概念,并分别对局部热平衡模型的有效性问题和局部非热平衡模型的边界条件进行了讨论,从流态、多孔介质骨架材料和研究尺度3个角度对局部非热平衡模型在多孔介质热质传递领域的应用进行了系统的总结。针对低导热系数内的局部非热平衡效应,提出了一种基于局部非热平衡模型的等效球简化法,该方法较为准确地获取了低导热系数固体和流体的温度。为多孔介质局部非热平衡模型的使用和进一步研究提供借鉴。
    15  660 MW燃煤发电机组烟气余热梯级利用系统性能分析与优化
    陈 珣,徐 曙,杨 益,王敦敦
    2021, 36(3):1.
    [摘要](1036) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](0)
    摘要:
    以典型660 MW超临界燃煤发电机组为研究对象,进行了烟气余热梯级利用系统的概念设计。基于热力学第一定律和热力学第二定律分析了回转式空气预热器传热过程的热力学完善程度,烟气余热梯级利用系统热量置换过程的火用效率,燃煤机组整体性能以及考虑回转式空气预热器内部硫酸氢铵(ABS)沉积沾污因素的运行节能效益。研究结果表明:随着烟气余热利用系统能级平衡节点温度升高,回转式空气预热器传热不可逆损失减小,系统热量置换过程火用效率升高,机组发电标准煤耗率降低;对于确定的能级平衡节点温度,存在最佳的旁路烟气比例,分别对应热量置换过程火用效率最高和机组发电标准煤耗率最低;考虑ABS沉积因素后,烟气余热利用系统的可运行参数区间受限,影响系统的节能收益。
    16  船用燃气轮机低压盘腔系统流动特性研究
    于 洋,牛夕莹,米泓博,胡 博
    2023, 38(1):1.
    [摘要](1020) [HTML](0) [PDF 5.51 M](587)
    摘要:
    为了充分理解与掌握实际工程中盘腔多腔室流动特性,以实际船用燃气轮机低压盘腔系统为研究对象,基于ANSYS CFX软件,采用SST k-ω湍流模型开展数值模拟,对比分析了船用燃气轮机低压盘腔系统在不同工况下的流动特性。研究表明:在各支路流量分配中,随着雷诺数增加,接受孔流量先波动后持续增大,平衡孔流量逐渐减小;在气体预旋比分布中,对于腔体C3,C4,C5,随着雷诺数增加,气体预旋比逐渐减小;对于涡系结构,C4和C5盘腔涡系结构基本保持稳定;预旋喷嘴出口和接受孔进口之间的总压差随着雷诺数增加呈现指数增长趋势,总温差随着雷诺数增加先增大后减小。
    17  齿轮箱振动噪声仿真分析与结构优化
    叶新茂 马湘蓉 闫亚岭 胡申华
    2019, 34(4):92.
    [摘要](993) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](87)
    摘要:
    为解决齿轮箱机脚结构噪声超标问题,利用LMS VituralLab软件从动力学仿真、模态、传递路径和模态贡献度几个方面对该机组进行了振动分析和噪声预估。首先,对齿轮系进行动力学仿真,得到轴承动态力。然后,采用基于模态叠加法的强迫振动响应分析方法,计算得到齿轮箱机脚位置的结构噪声。最后,针对超标现象,对齿轮箱进行传递函数与模态贡献度分析,提出结构优化方案。根据模态振型可锁定振动最敏感位置,并在此处采取增加肋板的方式。优化后的振动仿真结果及声学边界元法计算出辐射声场的声压分布表明:传递函数和模态贡献度有明显改善,齿轮箱机脚振动较优化前减小了3.2 dB,辐射声场的声压级可以满足指标要求。该仿真分析与结构优化方法可有效指导实际工程机组的优化设计。
    18  采用局部非热平衡模型对石灰窑温度场的模拟及优化分析
    刘国辉 崔国民 马尚策 韩娜
    2018, 33(2):96-105.
    [摘要](992) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)
    摘要:
    以某300 t/d气烧石灰环形竖窑为研究对象,为获得其最佳运行工况并解决窑中煅烧温度分布不均匀的问题,采用数值模拟方法进行研究。将石灰石视为多孔介质、采用自定义标量方程(UDS)编译局部非热平衡模型、窑体中碳酸钙分解反应以源项的形式通过自定义函数(UDF)添加到整个反应过程中,获得的窑体中排烟和出料的模拟平均温度与实测值误差很小(<15%),且石灰石固体和烟气的两相温度三带分布图符合实际煅烧过程的温度分布,验证了模拟计算的合理性;在此基础上,对燃料流量、助燃风流量和冷却风流量3参数进行单参数分别分析和正交试验分析。研究表明:燃料流量和冷却风流量对窑体温度场影响较强,而助燃风流量的影响较弱;石灰窑的最佳运行工况为燃料流量、助燃风流量和冷却风流量分别取0.152 4、0.106 7和0.174 6 kg/s。
    19  液化石油气层流燃烧火焰特性分析
    胡晓红 仝庆华 宋佳星 赵鑫磊
    2019, 34(12):68.
    [摘要](988) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](182)
    摘要:
    应用实验测试的方法对常温常压下不同配比的液化石油气/空气的燃烧特性进行研究,获得了水平管内火焰传播速度、火焰中心温度、火焰高度等随着液化气体积分数的变化规律。结果表明:火焰传播速度随着液化石油气体积分数的增大先增大后减小,最大值出现在体积分数为2.78%处,即当量比为0.98;不同燃烧方式火焰中心温度沿高度方向变化规律不同,扩散火焰的温度分布均匀;半预混火焰温度沿高度方向先上升后下降;全预混火焰中心温度随火焰高度的增加而下降;火焰高度随着液化石油气体积分数变化而变化,在当量比小于1时,火焰高度随着液化石油气体积分数的减小而降低,当接近化学当量比时达到最低;当量比大于1后,随着液化石油气体积分数减小,火焰高度增加。
    20  氧化石墨烯/聚乙烯醇 复合材料导热性能研究
    李凯明 董华 林欢 张敬奎
    2017, 32(9):14-19.
    [摘要](968) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)
    摘要:
    高分子材料作为一种新型导热材料,弥补了传统导热材料如金属、金属合金等抗腐蚀性弱、力学性能差等缺陷,但其导热系数的低下导致了应用范围的局限性,而将高分子材料复合后则能很好的解决这个问题。本文以聚乙烯醇为复合材料基体,氧化石墨烯为无机填充物,经反复冷冻解冻法制备出不同体积分数梯度的氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料。实验采用瞬态电热测试技术对其进行导热性能测试,得出该材料达到导热系数最优点时对应的填料体积分数为25%。在实验的基础上,利用软件拟合得出导热系数值曲线图并建立导热公式,加以验证与分析。该实验结果对复合材料的开发、设计及性能的改善具有重要的经验价值和借鉴作用。

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