海上风电机组运行环境复杂,而地震及海流作用对桩基底部土壤结构冲刷效应下使桩基结构裸露致其更易损坏。为此探讨冲刷效应下近海单桩式风力机风-浪-震联合作用下结构动力学响应,以DTU 10 MW单桩式风力机为研究对象,建立多物理场耦合数值模型,研究不同地震震级下无冲刷、局部和整体冲刷下风力机的动力学响应。结果表明：地震发生时,风力机动力学响应显著放大,地震强度越高,其位移、加速度与应力响应峰值增加越明显；冲刷效应进一步放大结构响应,冲刷深度越深,位移和应力响应越显著；在8级地震作用下,整体冲刷2D时,塔顶位移最大增幅超过无冲刷工况的130%,桩基最大应力增幅达339%；高震级地震显著放大结构响应,且冲刷效应的影响更为明显,尤其冲刷深度较大时对结构安全威胁更大。

为解决燃气轮机排气温度预测中多维特征交互建模困难、动态时序特征提取不充分导致的预测精度不足问题，提出了黑翅鸢优化算法-双向时空卷积网络-双向门控循环单元-自注意力机制(BKA-BiTCN-BiGRU-Attention BBBA)组合预测方法。基于实船运行数据筛选与排气温度显著相关的特征变量，利用BiTCN捕捉数据局部时序特征及多维特征空间交互特征，采用BiGRU进一步强化提取时序动态特征，在此基础上利用自注意力机制融合了BiTCN与BiGRU提取的特征，采用BKA对参数进行寻优以获得最优预测模型。结果表明:BBBA预测方法结果均方根误差为4.6826，误差在10℃以内，有效挖掘了排气温度预测中的多维特征交互及动态时序特征，实现了排气温度的准确预测，为燃气轮机预测性维护管理提供依据。

船用燃气轮机箱装体需通过通风挡板控制引射空气流量实现燃气轮机工作环境冷却。针对现行的箱装体通风挡板的气动执行方案局限性，提出基于多电控制技术的电动执行方法。与传统气动执行机构相比，电动执行方案主要研究内容为采用步进电机替代气动执行器（气缸）驱动挡板阀开闭，无需气源，结构简化且可调节开合角度。通过失效模式分析，识别出高温导致元器件失效、振动引发结构卡滞、行程反馈异常及系统联动故障是通风挡板主要的失效风险。设计和应用中，电控通风挡板机构应满足规避燃气轮机典型基频、倍频的要求，并满足功能性要求、开关时间要求及联锁功能要求，避免通风挡板工作中异常开关触发紧急停机或影响消防灭火功能。箱装体电控通风挡板机构应用技术研究为箱装体通风挡板机构正向设计提供了新的电动控制技术路径，降低了燃气轮机装置工作环境超温的系统性风险。

微通道换热器广泛应用于各类工业领域，为优化其通道结构，采用数值模拟研究了波长λ=50 mm、振幅A=2.5~12.5 mm的正弦波蛇形通道在流速u=1~3 m/s条件下的流动与传热特性，运用Q准则与Omega涡识别方法揭示流场涡结构特征，并结合能量梯度理论对流场稳定性进行评估，进一步分析了压力损失、沿程阻力系数及传热系数的变化规律，并基于综合性能因子对不同工况下的热工水力性能进行了比较。结果表明：随着振幅的增大，流道内涡结构形态和流场稳定性均发生显著变化，当振幅为10 mm时，Q达到最大值8×105且近壁面形成连续的大尺度涡带结构，而当振幅增大至12.5 mm时，涡带出现断裂并在弯心处提前消散，流场由稳定状态向失稳转变。通道的综合性能因子与速度正相关，与振幅呈非单调变化规律，当振幅从2.5 mm增大到10 mm时，综合性能因子不断提高，当振幅超过10 mm后，综合性能因子因涡系失稳而下降，振幅为10 mm的通道具有最佳的热工水力性能。

本文通过数值模拟研究了不同燃料喷射方式对纯氢燃料涡流喷嘴燃烧性能的影响。设计了六种氢气喷射方案(WS01至WS06),采用ANSYS-Fluent软件,使用Realizable k-e湍流模型和火焰面生成流形(FGM)燃烧模型,基于GRI Mech3.0反应机理进行数值计算分析。工况条件设定为常温常压,空气流量0.0132 kg/s、氢气流量0.000191 kg/s、当量比0.5、设计压降3%。结果表明:WS01方案(氢气喷口设于涡流器叶片正面)燃烧效率最高(99.22%)。WS06出口温度分布最均匀(OTDF=0.006),NOx排放较低(17.83 ppm)；WS04方案(氢气斜向下喷射)NOx排放最高(36.81 ppm),温度分布均匀性相对较差(OTDF=0.08)。研究表明,优化氢气喷射方式可有效提升燃烧效率、改善温度均匀性并降低污染物排放,为纯氢燃料燃烧室设计提供了参考。

为解决液态二氧化碳储能系统(LCES)余热难以充分利用的问题，提出一种回收余热的LCES系统(WHR-LCES)，进行热力学分析和经济性评估，对比研究WHR-LCES系统与LCES系统性能差异。结果表明：在相同初始设计参数下，WHR-LCES系统循环效率和储能密度分别为57.62%和18.72 kW·h·m-3，较LCES系统分别提升1.87%和9.92%，平准化度电成本为0.1565美元·(kW·h)-1，较LCES系统降低3.58%；?分析结果表明，压缩、透平、蓄冷和中间换热过程是系统主要?损环节；对于WHR-LCES系统，降低节流阀压降、液泵增压量、透平机出口压力可提高系统性能，合理的压缩机出口压力和间冷器热流体出口温度可保障系统高性能运行。

摘 要：为提升高比例新能源大量并网时热电联产机组的调峰经济性与运行灵活性，提出了一种源荷协同优化方法，通过融合建筑热惯性、管网延迟与动态煤耗计算方法，结合混合自适应粒子群优化算法，构建了一体化优化模型，以实现热负荷精准预测与经济分配。以某电厂2×350 MW机组为实证对象，基于EBSILON建立机组数字孪生模型，提取变工况数据并构建计及管网热动态特性的负荷预测模型以及煤耗动态特性模型，采用融合非线性时变惯性权重与拉丁超立方初始化的改进粒子群算法，以系统净收益最大为目标实现源荷协同优化。仿真结果表明：所提方法在不仅能够提升机组变工况运行经济性，还能够在增强系统调节稳定性的同时，标准煤耗率较传统分配方法降低3.5g/(kW?h)，单日净收益增加17.7万元。同时，依托机组煤耗动态模型与管网动态特性的协同作用，系统通过匹配机组最优运行曲线进一步实现日煤耗降低约4.19t，充分验证了所提方法对提升电厂综合效益的有效性

在去碳化的背景下，为了提高可再生能源发电的装机容量，基于质热平衡建立火电机组耦合熔盐储能系统的稳态模型，通过比较多种储放热方案变工况条件下耦合储热系统改造后火电机组的热力学性能和经济效益，提出可行的改造配置；通过数值模拟建立系统时序变工况模型，研究储放热过程起始至稳定的机组特性。研究结果表明：采用抽取主蒸汽与再热蒸汽的混合储热模式，可协同实现深度调峰（调峰深度达65.51%）与高效顶峰（功率增容19.84MW），并在此方案下获得最佳的机组往返效率（63.52%）。基于上述方案的变工况仿真结果表明：混合抽汽方案平均功率下降速率2.5%Pe；放热时爬坡速率虽仅为0.63%Pe，但稳定性提升。从经济角度考虑主蒸汽储热方案投资回收期仅2.32年，混合抽汽方案系统复杂，度电改造成本上升23%。

压缩空气储能系统(compressed air energy storage，CAES)因其高功率、大容量等优势，同时可提供转动惯量提升电力系统稳定性，被认为是最具有发展前景的大规模储能技术之一。然而，由于其内部强非线性运行特性，传统PID控制在透平功率调节过程中存在响应速度与稳定性无法兼顾的问题。为此，本文提出一种用于300MW高温绝热压缩空气储能系统透平功率调节的模糊PID控制策略。首先，搭建300MW高温绝热压缩空气储能系统整体模型，分析系统充放全过程动态特性，并构建透平功率控制模型以验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明，所建模型能够准确反映系统在运行全过程的工作特性，所提出的模糊PID控制策略在透平功率控制中具有更快的响应速度，同时能够有效抑制盐穴压力扰动对输出功率的影响。

针对变工况条件下压缩空气储能系统空气透平排气腔的优化设计需求,本文以某型300MW级空气透平的高压缸排气腔室为研究对象,建立了排气腔与末级叶片耦合的全三维计算模型和气动特性数值预测方法,计算分析了4种工况下(变进口压力)排气腔的三维流场结构和流动损失分布,提出了2种排气腔改进方案并进行了验证。研究表明：排气蜗室的旋流和扩压器外导流环表面的流动分离是排气腔压力损失的主要诱因。增大排气蜗室的通流面积能够有效降低旋流强度,减少流动损失并提高排气腔的静压恢复能力；扩大排气腔外导流环扩张角则导致流动分离加剧,气动性能下降。增大排气蜗室通流面积后,各工况总压损失平均降低16.50%,静压恢复系数平均值从-0.123提高到0.126,末级动叶轴功率平均提高2.72%。

针对非平稳热负荷序列预测中存在的模态混叠、频域混叠及多时间尺度特征提取困难等问题，提出一种基于二次分解与多时频协同神经网络的预测方法。设计余弦辅助信号嵌入经验模态分解方法（COSEMD），结合使用局部加权散点平滑法的季节和趋势（STL）分解构建二次分解框架（COSEMD-STL），有效抑制模态混叠与端点效应，实现对趋势、季节与高频分量的精细分离。构建多尺度时-频协同网络（MTFCN），通过多尺度时序块、时频自适应融合机制与动态混合专家系统，协同挖掘时域与频域中的多尺度特征，实现高精度多步预测。实验结果表明，所提方法在短期（24小时）与中长期（168小时）预测任务中均显著优于Transformer、LSTM、DLinear等主流模型，MSE分别降低62.7%与20.7%，R2最高达0.875，验证了其在非平稳热负荷预测中的有效性与优越性。

针对跨音速风扇叶片在严苛工况下振动响应预测精度不足的问题，提出基于流固弱耦合框架的振动响应预测方法。通过建立1.5级风扇数值模型（含21片IGV、19片R1转子及40片S1静子），采用时间变换法开展非定常流场模拟，结合能量法计算气动阻尼系数，并引入瑞利阻尼模型表征机械阻尼。首先通过Campbell图识别出73%转速下5阶模态存在8EO激振力引发的共振风险（频率963 Hz），进而提取非定常气动力开展瞬态/谐响应分析。基于时间变换法与弱耦合框架构建的跨音速叶片振动响应预测体系，实现了气动阻尼评估、非定常气动力提取与振动响应分析的统一建模，相较现有方法提升了跨音速条件下强迫振动响应预测的工程适用性。结果表明：所提方法能有效捕捉叶片表面气动功密度分布特征，气动阻尼比随叶间相位角呈非线性变化；在73%转速工况下，5阶模态振动响应幅值预测误差小于20%，与试车数据吻合良好。

针对现有风电场的配储需求及风力发电系统经济性、可靠性与高效性提升目标，研究提出一种权衡系统成本、发电计划跟踪率和弃电率的风氢耦合发电系统容量配置多目标优化策略。策略采用K-means聚类算法（K-means Clustering Algorithm, K-means）提取实际风电场的典型日数据，结合模糊控制（Fuzzy Logic Control, FLC）模拟系统运行过程，利用非支配排序遗传算法Ⅱ（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ）对系统关键参数进行多目标寻优。通过对帕累托最优解集及关键参数的敏感性分析，结果表明最小距离法得到的最优配置为184 MW电解槽系统、1659 MWh储氢系统和79 MW燃料电池系统；在此配置下，发电计划跟踪率提高76.2%，弃电量由4380.408 MWh降至1453.227 MWh，从而有效提升系统的经济性、可靠性与风能利用率。

为解决低温点火能力不足问题,进行了基于极限工况的发动机点火能力提升设计及试验研究。通过隔离试验,确定了限制发动机低温点火能力的是间接点火器。首先数值模拟表明,相应工况下间接点火器点火区域混气当量比为E,处于贫油点火边界；几何面积减小至0.38倍的长圆进气孔,可以消除进气段贴壁扰流,并提升混气当量比至1.4E,在此基础上增加起动喷嘴1mm插入深度,可以提升混气当量比至1.8E(略小于1)。整机试验结果表明,减小起动喷嘴流阻,减小点火器壳体进气面积,增加起动喷嘴插入深度、增加点火装置储能、推迟供油时间的综合提升设计方案可以使发动机通过海平面低温和高原常温的极限工况点火能力试验；海平面低温时,对点火性能改善由强到弱依次为增加起动喷嘴插入深度、推迟供油时间、增加点火装置储能；高原常温时,进气面积和流量系数更大的长圆进气孔点火器壳体着火时间更短,更有利于高原点火。

积灰会降低光伏组件的发电效率，为预测灰尘颗粒的沉积行为并给光伏组件清洗提供理论依据，以非球形二氧化硅颗粒作为研究对象，利用高速摄像技术研究了非球形二氧化硅颗粒与玻璃表面的碰撞行为。通过建立非球形颗粒与玻璃表面的动力学模型并进行数值计算，得到了临界捕集速度和入射角度的沉积判据并编译至用户自定义函数（UDF）中。利用计算流体力学（CFD）开展了光伏组件表面灰尘颗粒的沉积特性研究。结果表明：随着入射速度的增加，非球形颗粒的法向恢复系数呈现出先增加后降低的趋势且其法向恢复系数在0.27~0.56之间；非球形颗粒的临界捕集速度受入射角和颗粒球形度的影响，颗粒球形度越小，临界捕集速度越大，颗粒更易被玻璃捕获；在风速为1 m/s，安装倾角为30°的模拟工况下颗粒的沉积质量最大，且光伏组件表面的中部和底部是颗粒沉积的主要区域。

新能源装机容量的快速增长，对热电联产机组的调峰能力提出了更高的要求，然而由于热电负荷的强耦合特性，导致供热需求与深度调峰之间的矛盾日益突出，尤其在大流量工业供汽场景下该矛盾更为显著。为此，以华润电力（渤海新区）有限公司350MW超临界热电联产机组为研究对象，提出了高低旁路联合供热（HBPH）方案，基于机组历史运行数据与热力学机理建立了负荷–能耗模型，设置了非采暖季600 t/h工业供汽与采暖季300 t/h工业供汽+323.1 t/h采暖供汽两类典型工况，对比了改造前后最小发电负荷、热耗率与发电煤耗变化。结果表明：非采暖季为满足600 t/h工业供汽，采用了高压旁路改造技术方案，改造后单机最低负荷由55.3%Pe降至26.2%Pe，满足30%Pe深度调峰要求，但热耗率与发电煤耗率分别增加1562.32 kJ/kWh和57.87 g/kWh。采暖季为进一步满足采暖供汽需求，在高压旁路基础上叠加低压旁路，单机最低负荷由63.1%Pe降至24.0%Pe，同样满足30%Pe深度调峰要求，但热耗率与发电煤耗率分别增加3933.73 kJ/kWh和145.97 g/kWh。尽管改造后机组热经济性变差，但凭借调峰补偿可以弥补相应的损失，在给定电价、煤价与补偿标准下，低谷降出力净收益非采暖季为72.06万元，采暖季为-37.30万元，全周期合计34.76万元。与熔盐储热、电极锅炉及电化学储能等方案相比，HBPH静态投资1580万元，折合回收期3.31年，具备较优技术经济性。

有效的锅炉-汽机协调控制是提升燃煤发电机组运行灵活性的关键。针对深调快调要求下发电机组多变量耦合、大惯性和非线性等挑战，提出一种基于深度强化学习的超临界燃煤发电机组机炉协调控制方法。该方法采用非线性自回归外生输入神经网络拟合机炉动态特性，构建高效可靠的数据驱动学习环境，并将机炉协调控制问题形式化为马尔科夫决策过程，利用近端策略优化算法求解最优控制策略。仿真结果表明，在AGC指令长程大范围波动场景下，强化学习控制策略使发电功率累积绝对误差相较于模型预测控制和PI控制分别降低了55.18%和79.04%；在AGC指令短程小幅波动场景下，误差分别降低了48.39%和59.37%。

传统圆盘-圆环折流板存在流动阻力较大以及局部死区明显等问题。针对上述问题,提出了百叶与圆环交替布置的折流板结构,并构建了新型百叶-圆环折流板的管壳式换热器。对比分析了弓形折流板、圆盘?圆环折流板、百叶?圆环折流板以及圆环?百叶折流板四种结构管壳式换热器的壳程传热与流动阻力特性,并探讨了百叶倾角对百叶?圆环折流板换热器壳程传热性能的影响。结果表明,百叶?圆环折流板的压降在四种结构中最低,相较于相同参数的圆盘?圆环折流板平均降低了6.41%,同时总传热系数提高了4.77%。对不同百叶倾角的分析结果显示,当倾角为25°时换热器的综合性能最优,此时壳侧流场分布更加均匀,传热强化效果更为显著,其壳侧压降平均降低15.43%,总传热系数和努塞尔数分别平均提高了7.04%和5.20%,综合性能评价因子PEC平均达到1.16。

为了探索高温气冷堆动力转换装置关键部件氦氙离心压气机的气动特性,本文首先对不同压力、温度条件下的氦氙混合工质物性进行分析,在此基础上利用数值模拟与试验相结合的方法对高速氦氙离心压气机内部流动机理及变工况特性展开研究。结果表面,40g/mol氦氙混合气与氩气在离心压气机中的流动特性具有高度相似性。氩气试验与氦氙混合气数值计算的特性曲线变化趋势基本一致,试验测得喘振点附近的压比更高,喘振裕度更大,但等熵效率略低于仿真结果,最大相对误差接近7%。

依托某330MW机组给水泵改造工程，针对国产机电一体化行星齿轮调速技术开展专项工程应用研究，通过系统解析该项技术的核心运行原理，明确其以行星齿轮差速原理为基础，集成变频调速技术实现无级调速，且具备“以小调大”的突出技术优势；经核算对比，在实现同等调速效果的前提下，该技术配套变频器配置容量较传统高压变频方案缩减80%，大幅优化了变频设备配置规格。同时，该技术采用专属功率分流结构设计，运行过程中绝大部分功率通过高效行星齿轮机构直接传递，仅小部分功率参与变频调速环节，依托该结构特性实现了极高的综合调速效率，经现场实地测试验证，系统实际调速效率稳定维持在92.92%~97.42%区间。此外，该技术搭载高可靠性容错运行机制，现场实测结果证实，即便出现变频器故障跳机的极端工况，整套调速系统仍可保持连续正常运行，可为锅炉给水系统提供额外安全保障，能够切实满足电力行业对关键辅机设备高可靠性、不间断稳定运行的核心要求。

本研究基于热力学第一定律与板式换热器传热关联式构建了一套双级有机朗肯循环(ORC)理论模型,系统探究了在偏离设计工况的小压比条件下,温海水流量对双级ORC系统热力性能及净输出功率的影响机制。模型验证结果显示,模型预测值与实验数据偏差小于2%,证实了理论模型的准确性。模拟结果表明,在偏离设计工况的小压比运行区间内,温海水流量的提升对总发电功率提升有限。温海水流量由5?m3/h增至15?m3/h时,系统总发电功率仅提升约2%,而净输出功率因泵功近似线性增长持续衰减,证实小压比条件下增大热源流量难以提升净收益；低压级循环对温海水流量变化呈现显著敏感性,其发电功率增幅高于高压级,源于流量增大同时强化了低压级蒸发器换热并减小了高压级热源温降,从而提升低压级热源入口温度；小温差驱动下工质蒸汽过热度普遍偏高(5~8?℃),反映系统工作压力偏离最优设计点,制约性能提升。本研究通过理论建模与实验验证相结合,系统阐明热源敏感性及双级循环差异化响应特性,为OTEC系统工程化设计与运行优化提供了理论依据。