2025年第40卷第11期文章目次

潘家鹏 , 葛苏槿 , 徐震

2025, 40(11).

[摘要](57) [HTML](0) [PDF 4.94 M](38)

摘要:
压缩空气储能技术是提高新能源电力渗透率和电网稳定性的有效途径之一。为充分研究100MW级压缩空气储能电站的稳态性能，构建了5级压缩4级膨胀构型压缩空气储能系统的变工况模型，采用能量分析和?分析方法研究了系统的热力性能及其影响因素。结果表明：设计条件下，100MW级压缩空气储能系统的电-电转换效率和?效率分别为55.3%和54.04%，膨胀机是系统?损失的主要来源；压缩机/膨胀机的等熵效率是影响100MW级压缩空气储能系统热力性能的主要因素。

2 烟气横掠不同翅片与管型的传热积灰特性研究

李凤翔 , 虞斌

2025, 40(11).

[摘要](48) [HTML](0) [PDF 5.00 M](32)

摘要:
利用Fluent软件，结合UDF(用户自定义函数)，对比研究两种翅片管束表面的流动传热及颗粒沉积特性，为合理设计电厂低温热管省煤器提供参考价值。结果显示：在研究范围内，烟气横掠两种管束的颗粒沉积率随烟气流速增加而升高；相同烟气流速下，颗粒沉积率随粒径增大呈先上升后下降趋势，粒径为5μm时，折齿型螺旋翅片圆管束颗粒沉积率最大，粒径为7μm时，H型翅片椭圆管束颗粒沉积率最大；相同粒径条件下，H型翅片椭圆管束沉积率低于折齿型螺旋翅片圆管束，H形翅片椭圆管束的抗积灰性能更强；相同的传热面积下，折齿型螺旋翅片圆管束具有更好的换热性能。

3 基于VMD-SABO-LSSVM电网频率预测的凝结水蓄热辅助一次调频研究

李展 , 刘磊 , 康静秋 , 杨振勇 , 梁璐 , 洪烽

2025, 40(11).

[摘要](45) [HTML](0) [PDF 4.30 M](32)

摘要:
为解决凝结水蓄热辅助火电机组一次调频时,负荷响应滞后的问题。本文首先使用变分模态分解(variational modal decomposition, VMD)对电网频率进行模态分解,去掉频率数据中的干扰因素。对各分模态量使用最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machines,LSSVM)进行分别预测,为克服LSSVM算法模型中核函数宽度因子和正则化两参数的敏感性,提高算法的泛化能力,这里引入一种减法平均优化算法(subtraction average based optimizer, SABO)对两个参数进行寻优。最后将各模态分量进行重构,最终得出未来15s的电网频率预测值。仿真结果表明使用此种预测方法,频率预测的误差较小。在频率预测值的基础上,通过凝结水系统辅助机组调频的协同控制逻辑,达到提高机组一次调频支撑能力。

4 尖速比对垂直轴风力机变桨控制影响研究

徐涛 , 李春 , 缪维跑 , 张强

2025, 40(11).

[摘要](49) [HTML](0) [PDF 11.66 M](28)

摘要:
为使垂直轴风力机变桨控制实现在大尖速比范围内的主动变桨，以NACA0018翼型三叶片垂直轴风力机为例，利用CFD方法通过变桨系数实现在较大尖速比范围内的叶片变桨，并对比了变桨前后垂直轴风力机气动及流场特性差异。结果表明：变桨控制在各尖速比下均可有效提升叶片气动效率，最佳变桨系数随尖速比上升而增加。低尖速比下应减小叶片攻角以改善流动分离，而在高尖速比下应增大叶片攻角以提升叶片气动效率、缩短尾迹长度。变桨后整机气动效率在尖速比为1.25和4.25时分别提高83.86％和10.53％。

5 联合循环机组SSS离合器定向啮合控制技术研究及应用

赵博 , 褚伟俊 , 印佳峰 , 崔红宾 , 赵伟刚 , 杨青 , 潘渤

2025, 40(11).

[摘要](42) [HTML](0) [PDF 3.41 M](34)

摘要:
针对配备SSS离合器的发电机组轴系振动故障频发、振动幅值随啮合角度变化的问题，探索通过主动转子转速调控实现定向啮合的方法；考虑传输延迟、测量偏差等客观因素，通过包含Newmark-β积分算法的数值仿真测试，对比分析了不同控制方法的精度和稳定性。根据提出的控制方法，研制软硬件装置并在电厂应用，结果表明：定向啮合技术可有效改善自动同步离合器的啮合状态，将示范机组的振动故障概率从60%成功降到0，大幅度降低自动同步离合器故障、轴系振动故障发生概率，提升燃蒸联合循环发电机组和热电联产机组运行安全性。

6 错排管束烟气冷凝换热特性数值模拟及场协同分析

张威 , 蔡文博

2025, 40(11).

[摘要](38) [HTML](0) [PDF 19.36 M](27)

摘要:
烟气冷凝换热是工业烟气余热回收过程的重要方法之一。本文建立错排管束冷凝换热模型,通过数值模拟方法研究入口速度、入口温度、入口水蒸气体积分数对烟气冷凝换热的影响,并利用场协同原理对换热过程进行深入分析,以揭示速度场、温度场与冷凝水分布之间的耦合特性。结果表明,在湍流状态下,入口速度从1m/s增加到4m/s,入口温度从383K增加到413K,入口水蒸气体积分数由17%增加到32%时,传热系数分别增加66.4%,73.7%,90.8%；热流密度分别增加95.8%,101%,66.6%,均有利于换热；前排管壁换热效果最好,前排管束迎风面换热最强,其传热系数最高可达背风面的3.91倍；同时对多物理场进行协同分析,表出各物理场之间的强耦合特征,在冷凝过程中,迎风侧的换热强度较为稳定,且在中间时刻达到峰值。此外,协同角分析表面,在不同入口条件下,迎风面协同角小于背风面,分别随着入口速度、温度及蒸汽含量的增加而减小了2.7°,1.78°和2.3°。研究成果可为管束换热器的设计选型以及烟气余热回收提供参考。

7 基于深度学习协同持续学习方法的风电功率预测验证

刘莘轶 , 王梓涛 , 王洋 , 徐加陵 , 刘单珂 , 于立军

2025, 40(11).

[摘要](34) [HTML](0) [PDF 8.81 M](28)

摘要:
随着风电装机容量和并网比例持续提升,预测模型必须在动态环境中频繁更新,但增量学习易遗忘且批量学习计算开销巨大。本文提出了一种信息增强记忆感知突触(IE-MAS)协同持续学习框架,通过特异性缩放、任务相似度调控与知识蒸馏三重机制协同抑制遗忘并平衡新旧知识。以新疆某200MW风电场为实验对象,分别在LSTM、GRU、Transformer与TCN四种时序网络中验证IE-MAS性能。在每轮仅引入10%新增数据的条件下,IE-MAS使LSTM的RMSE、MAE分别降低约1.7%与2.5%,R2提升约1.9%。在跨模型对比中,IE-MAS在各架构上与需累积所有历史数据的批量训练相比表现相当或略优,且轮训练时间平均压缩约70%,为超短期风电预测及其他时序持续学习场景提供了兼顾效率和精度的实时更新方案。

8 多排缝孔平板气膜冷却特性的数值与实验研究

李嘉欣 , 叶飞 , 陈文彬 , 罗丁 , 刘丽平 , 杜昆 , 刘存良

2025, 40(11).

[摘要](73) [HTML](0) [PDF 8.42 M](23)

摘要:
通过数值模拟与压力敏感涂料（PSP）实验相结合的方法，系统研究了在平板条件下多排缝孔布局方式（包括顺排、叉排、错排三种不同构型）、排间距以及孔间距对气膜冷却效率的影响机制。并且采用PSP实验方法验证了五种典型布局方案在0.25-2.0吹风比范围内对气膜冷却效率的影响规律。研究结果表明：布局方式对冷却性能具有决定性影响，其中叉排结构相较于顺排布局展现出更优的展向覆盖性和冷却均匀性，整体冷却效率显著提高；排间距的影响呈现布局依赖性，顺排结构冷却效率随排间距增大而提升，而叉排结构则随排间距减小而增强。顺排结构的面积平均冷却效率从排间距5mm时的0.338提高至20mm时的0.369，对于叉排结构，在排间距为5mm时，面积平均冷却效率达到了最高值0.500。在冷气流量限制条件下，减小孔间距可通过增加孔密度有效提升整体冷却效果。对于优选孔排结构，在叉排结构中，吹风比为2.0时，排间距为5mm时，面积平均冷效达到了最大值0.44。

9 基于Python-AMESim的机载蒸发循环系统仿真与特性分析

陈闯 , 朱麟海 , 王选志 , 周子涵 , 单士龙 , 王友银

2025, 40(11).

[摘要](36) [HTML](0) [PDF 9.33 M](31)

摘要:
为研究机载蒸发循环制冷系统关键部件耦合特性及交界面参数对系统性能的影响规律，基于AMESim-Python联合仿真平台搭建了机载蒸发循环系统模型，并开展了系统开环特性研究。在额定工况下，通过改变压缩机转速、膨胀阀开度、低温PAO参数以及高温PAO参数，分析了各参数对系统蒸发压力、换热量等关键参数的影响规律。结果表明：压缩机转速升高导致制冷剂流量增加、蒸发压力下降、制冷系数减小；膨胀阀开度在40%时系统换热量达到峰值，超过50%后出现蒸发不完全现象；低温PAO流量在150L/min后对系统影响趋于稳定，温度升高对性能提升明显；高温PAO入口温度影响显著，温度升高导致冷凝压力激增、制冷系数下降。所建立的联合仿真模型融合了AMESim在物理机理建模上的精度优势与Python在算法集成与交互设计上的灵活性，获得了当前部件参数和工况设定下的系统特性和影响规律，为机载热管理系统的优化设计与控制策略制定提供理论依据。

10 离心压气机循环机匣的流动控制及优化研究

靳鸿泽 , 刘学广

2025, 40(11).

[摘要](34) [HTML](0) [PDF 15.49 M](26)

摘要:
在标准大气工况下针对压比为4.8的离心压气机展开研究，通过ANSYS CFX计算对比了光滑壁面（SW）、无叶循环机匣处理(Vaneless RCT)和负预旋叶片循环机匣(Vaned RCT)离心压气机的流场及流动特性。研究发现，循环机匣处理（RCT）减小了低叶高区域的入射角，通过循环流与主流的掺混扩宽了叶顶区域的流量承载能力，降低叶顶载荷抑制了激波与叶尖泄漏涡、通道涡的相互作用。相对于SW，RCT提高了5%-7%的流量范围。Vaned RCT增强了对叶尖泄漏涡及通道涡堵塞区的抽吸作用，缓解了强逆压梯度造成的吸力面流道堵塞。在Vaneless的基础上，Vaned RCT增强了4.3%的最大压比，提高了2%的流量范围。然而，循环流的流动分离与掺混产生了额外熵产。

11 耦合溴化锂吸收式热泵及背压式小汽轮机的核电供热系统热经济性分析

王大林 , 孟维岩 , 黎高桥 , 王宁玲

2025, 40(11).

[摘要](36) [HTML](0) [PDF 5.89 M](26)

摘要:
吸收式热泵技术在传统热电联产机组余热、废热等低温热源回收领域中应用十分广泛,但由于核能供热起步较晚,所以对于吸收式热泵的应用较少。从某核电机组供热的角度,结合机组特点与吸收式热泵适用条件,针对目前供热方式存在的问题,提出了耦合吸收式热泵及背压式小汽轮机的核能供热方案。利用EBSILON仿真软件对2种供热方案进行仿真建模,从热泵参数对供热机组的影响、供热方案变工况分析、节能降耗分析对2种供热方案进行分析。通过研究发现,吸收式热泵低温热源进口温度及热网回水温度对热泵性能系数COP值和机组发电量均有较大影响。热网回水温度增大,热泵COP值减小,机组发电量增加；低温热源温度升高,热泵COP值和机组发电量均增大。在设计供热量为500MW时,三种工况下新型供热系统发电热耗比高排抽汽供热系统分别降低了231.05 MW/(kW·h)、236.73 MW/(kW·h)和278.6 MW/(kW·h),占比为2.48%、2.52%和2.93%。

12 等开孔率条件下涡轮导叶前缘孔径对喷淋表面冷却效率的影响研究

时楚翔 , 叶林 , 牛夕莹 , 刘存良

2025, 40(11).

[摘要](38) [HTML](0) [PDF 8.33 M](30)

摘要:
本研究以涡轮导叶为研究对象，采用压力敏感漆（PSP）实验测量的方式，在保证开孔率一致的前提下，设定密度比（DR）1.4和3.0模拟飞机低空、高空飞行时发动机温比，系统研究了不同质量流率（MFR）下孔径扩大对于前缘气膜冷效的影响。实验结果表明:在DR=1.4和3.0条件下，扩大孔径均导致前缘面平均冷却效率下降，但吸力面与压力面呈现显著差异。吸力面在两种密度比下，面平均冷却效率随孔径增大呈先降后升趋势（DR=1.4:降幅6%，增幅3%；DR=3.0:降幅17%，增幅4%）；压力面在DR=1.4时冷却效率随孔径增大持续降低（降幅13%–16%），而在DR=3.0时表现为先升后降（增幅10%，降幅11%）。研究揭示了高/低密度比工况下孔径与气动条件的非线性耦合机制，为空天发动机前缘冷却结构的孔径优化设计提供了实验依据。

13 百兆瓦级压缩空气储能电机轴流风扇多目标优化设计

闫浩洋 , 孙亚隆 , 陈江义

2025, 40(11).

[摘要](37) [HTML](0) [PDF 7.35 M](28)

摘要:
轴流风扇作为压缩空气储能电机冷却系统的关键部件,其性能直接影响电机的散热效果。为提升散热效果,以轴流风扇在流量27.5m3/s工况下的全压和全压效率为优化目标,以风扇的叶片数量、安装角和旋转角为变量,对风扇结构进行优化。采用拉丁超立方抽样法选取设计点,通过CFD仿真计算样本集,建立了Kriging模型、多项式响应面模型和径向基函数模型,对比三个代理模型的预测精度后,选择Kriging模型,并结合NGSA-Ⅱ算法得到Pareto前沿解集。通过TOPSIS方法寻优得到最优结构,优化后的风扇全压和全压效率分别提升了93.7%和2.1%。进一步研究风扇在多工况下的性能,结果表明优化后风扇在流量20m3/s~32.5m3/s范围内全压和全压效率均得到提升。

14 印刷电路板式换热器内液氢流动沸腾换热特性

徐伟峰 , 彭浩 , 田镇 , 赵博 , 沈卫立

2025, 40(11).

[摘要](37) [HTML](0) [PDF 9.11 M](25)

摘要:
车载、船载及机载氢能动力系统对高效紧凑型液氢气化装备需求迫切。印刷电路板式换热器（PCHE）凭借结构紧凑、耐低温等优势可满足移动载具的空间约束与动态响应要求，但其内部液氢流动沸腾过程中相态演化规律与传热特性尚不明确，无法为紧凑式液氢气化器的设计优化提供依据。为此，本文建立了双通道逆流PCHE三维流动沸腾换热模型，数值研究了深低温工况下液氢流动沸腾传热特性。液氢入口温度为20 K，出口压力为1 MPa。加热介质乙二醇入口温度为330 K，出口压力为0.5 MPa。结果表明，液氢在极短的距离内迅速气化，进入核态沸腾阶段，入口段局部换热系数较高，湍动能显著升高；随后进入膜态沸腾阶段，局部换热系数大幅减小。在液氢完成气化后逐渐升温过程中努塞尔数（Nu）沿程增大而摩擦因子（f）沿程减小。当液氢入口质量流量由5.98×10-6 kg/s增大至1.79×10-5?kg/s，换热效率增强，但压降显著增大，平均Nu增大12.9%~107.4%，平均f减小7.9%~19.6%。当乙二醇入口质量流量由9.33×10-4 kg/s增大至2.8×10-3 kg/s时，平均Nu数增大13.6%~79.2%，平均f减小2.4%~10.4%。研究结果为氢能动力系统小型相变换热器的流道设计与运行参数优化提供依据。

15 大压比单级对转离心式压气机

杨文杰 , 谢鸿宇 , 黄典贵

2025, 40(11).

[摘要](35) [HTML](0) [PDF 7.53 M](27)

摘要:
离心式压气机凭借其较大的单级压比在中小型航空动力装置中具有广泛应用。而对转式压气机通过两组转子反向协同旋转实现高负荷输出。以整级总压比≥9.00、质量流量3.70kg/s、整级等熵总总效率≥70.00%为设计目标，开展高负荷对转离心式压气机的气动设计与数值模拟研究。基于一维设计方法完成叶轮基本几何参数、叶片前尾缘几何角等关键参数的确定。通过数值模拟对初步设计方案进行验证后，针对下游叶栅实施两处关键改进，得到两种改型方案。数值模拟结果表明：改进后的设计方案总压比与流量参数均满足设计要求，验证了所提出设计方法的可行性。

16 面向非平稳热负荷序列的多模态分解与双路径预测框架

杨博 , 李晨晓 , 徐嘉骋 , 刘长良

2025, 40(11).

[摘要](33) [HTML](0) [PDF 4.55 M](24)

摘要:
为解决热负荷数据因受天气变化、季节波动、设备故障等多因素影响而呈现的非平稳性和噪声干扰问题，以及传统预测模型在该场景下精度不足的挑战，提出一种基于 CEEMDAN 分解、PatchTST 和 iTransformer 的混合模型框架，并结合 Bagging 融合策略。通过 CEEMDAN 将热负荷数据分解为多个本征模态函数（IMF）以抑制非平稳性和噪声；利用 PatchTST 的分块策略与自注意力机制捕捉数据多尺度依赖，处理长期周期性和短期局部波动；借助 iTransformer 调整 IMF 分量的注意力权重，减少预测误差累积并增强多分量信号融合能力；通过 Bagging 策略提升模型鲁棒性。实验结果表明，该模型在热负荷预测任务中 MSE 和 MAE 分别低至 0.0076 和 0.1956，显著优于传统方法和现有 SOTA 模型。该模型构建了多模态分解与双路径预测的协同框架，整合模态分解、多尺度依赖建模、注意力权重调整及集成学习，有效应对非平稳热负荷序列的预测难题，大幅提升了预测精度与稳定性。

17 迷宫密封运行参数变化对汽轮机轴系振动特性的影响

罗贤龙 , 侯修群 , 苗碧琪 , 蒋庆磊 , 张钊光 , 晏鑫 , 袁奇

2025, 40(11).

[摘要](43) [HTML](0) [PDF 25.96 M](57)

摘要:
采用非定常数值方法求解了3种抽汽流量、2种密封间隙下中压缸迷宫密封转子动力特性系数，并将迷宫密封转子动力特性系数代入汽轮机轴系动力学特性模型中，开展了轴系稳定性分析，研究了迷宫密封运行参数变化对汽轮机轴系振动特性的影响。结果表明:在升功率过程中交叉刚度（负值）急剧增大，转子受到的侧向气流力急剧增大。随着密封间隙减小，抽汽口附近动叶叶顶密封交叉刚度增大6~7倍，转子受到的侧向气流力急剧增大。与0%TMCR工况相比，30%TMCR工况高中压转子1#轴承在一阶临界转速下，X方向振动增加最大为12.68%；50%TMCR工况下，1#轴承X方向振动增加7.01%，2#轴承Y方向减小最多为8.45%；增加中压缸密封间隙可以有效减小高中压转子振动量。

18 燃料计量阀执行机构散热特性数值研究

李威

2025, 40(11).

[摘要](43) [HTML](0) [PDF 6.22 M](29)

摘要:
针对燃气轮机液体燃料计量阀执行机构关键部件局部高温的问题，开展了关键部件散热技术的研究。通过数值计算方法分析了典型工况下关键部件温升原因，建立了不同部件热防护方法，探究了环境温度、燃油流量、气凝胶厚度、热管冷凝端长度及等效导热系数对部件散热的影响。结果表明：典型工况下，电机局部高温主要受环境影响，电磁阀高温是其高功率密度所致；添加10mm气凝胶隔热层可以使电机在许可温度下工作；热管冷凝端长度增长22.8 mm，电磁阀表面温度降低2K；热管的等效导热系数为3000 W·(m·K)-1时，电磁阀表面温度降低22.7%；若继续提高热管等效导热系数，冷却系统散热量增加，但增加速率逐步降低，对散热系统散热性能效果并不明显。研究可为计量阀执行机构高效散热设计提供参考。

19 五岳抽蓄电站推力轴承三维热流动力润滑特性

张帆 , 庞嘉扬 , 张宏伟 , 吴晶莹 , 王正伟

2025, 40(11).

[摘要](34) [HTML](0) [PDF 12.41 M](24)

摘要:
抽蓄电站推力轴承润滑油性能失效会严重影响机组的安全运行,导致轴瓦表面被烧坏。基于VOF两相流模型和SST k-ω湍流模型对抽蓄电站推力轴承内部油气系统开展三维非定常数值计算,获得额定工况下的机组推力轴承系统润滑油三维热流动力润滑特性。结果表明:机组稳定运行时,油膜内部的润滑油表观速度和压力呈现明显的区域性分布,润滑油流速主要处于19.2~38.3 m/s。油膜内含有微量空气,润滑油体积分数分布明显,随着流量增大,瓦面最高温度增大但整体温度(平均温度)降低,轴瓦左右端面润滑油温度呈现明显阶梯分布。油膜剪切应力随流量增加呈现出“先快速增长,后增幅减缓”的趋势,逐渐趋于饱和,最大剪切应力由7.08 Mpa增加至7.76 Mpa。研究结果为进一步提升水轮机推力轴承润滑性能和油雾抑制研究提供理论基础。

20 行星齿轮连接条件的对转双转子振动响应分析

刘震 , 戴光昊 , 王超 , 李剑钊

2025, 40(11).

[摘要](36) [HTML](0) [PDF 7.55 M](29)

摘要:
双转子汽轮机采用行星齿轮连接耦合其内、外转子实现功率传递，相对于传统单转子能够有效降低最高工作转速，获得良好的动力学性能。以一种含行星齿轮连接条件的对转双转子系统为研究对象，基于MASTA内置算法，计算了行星齿轮传递误差、时变啮合刚度，建立考虑行星齿轮实际啮合过程的内、外转子耦合动力学模型，并对该模型的固有特性和不平衡响应等开展了计算分析。结果发现：双转子系统前两阶固有频率相对于主激励的单转子固有频率提高超过10%。振型包括了内转子主激励、外转子主激励以及内外转子耦合振型。通过谐响应法对内、外转子不平衡响应进行计算，得到支承轴承处内、外转子分别单独激励时的升转速扫频曲线以及工作状态下振动响应频谱图，发现转子振动通过行星齿轮传递会产生衰减。对比相同体积、相同功率输出的单、双转子振动响应，发现双转子结构振动幅值在X、Y方向分别降低为单转子的24.4%、39.7%，双转子系统具有更好的动力学性能。该研究可为含行星齿轮连接条件的对转双转子系统振动噪声控制提供技术支撑。

21 分级分区燃烧室头部结构参数对流量系数影响规律的试验研究

金九生 , 刘岩 , 李沛泽 , 颜应文

2025, 40(11).

[摘要](37) [HTML](0) [PDF 5.95 M](28)

摘要:
针对某型燃气轮机中心分级分区单头部燃烧室，为掌握头部流量系数在不同结构参数下的变化规律,通过试验获得了不同压降下不同结构参数的一二级旋流器的流量特性曲线，分析得到流量系数的变化规律。试验结果表明：一级旋流器旋流数的增大会导致值班级流量系数的减小，二级旋流器旋流数的增大会导致主燃级流量系数的减小；二级旋流数不变时，压降增大会导致主燃级流量系数的减小；一级旋流数不变时，值班级流量系数随压降的增大变化不显著。

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