客机冲压空气涡轮系统选型研究

冲压空气涡轮系统是飞机在失去发动机动力时的应急能源系统,提供飞机操纵所需的液压能源和用电用户所需的电源。本文对该系统的原理、模式进行了研究,对不同模式冲压空气涡轮系统在能源转换效率、安装空间和重量等方面进行了分析,并对几种典型飞机的冲压空气涡轮系统选型设计进行了总结。     

基于遗传算法的柴油机空气系统优化研究

为了提高柴油机的燃油经济性,文章利用遗传算法对带有废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)系统的涡轮增压柴油机空气系统进行参数优化.以发动机有效燃油消耗率为优化目标,NOx与Soot排放为约束,EGR阀开度与可变截面涡轮增压器的叶片开度为优化参数,利用开发的GT-Power与Matlab/Simulink联合仿真程序进行遗传算法寻优.全负荷工况下的寻优结果表明,寻优后燃油消耗率相较于原机下降了1.21～2.42 g/(kW·h),通过遗传算法优化的空气系统参数能明显改善柴油机的燃油经济性.最后根据发动机各个工况的优化结果,绘制了EGR阀开度map与涡轮增压系统(variable geometry turbocharger,VGT)叶片开度map.     

太阳能烟囱发电系统内传热问题的数值分析

为了揭示辐射换热、太阳辐照度以及涡轮压降对太阳能烟囱发电系统性能的影响规律,基于系统内部能量传递机制的理论分析,通过合理选择边界条件,在充分考虑各种气象因素影响下的系统内部多种热效应耦合的数值计算中引入了离散坐标辐射模型、太阳载荷模型及涡轮模型,以解决目前数值研究中物理模型及边界条件选择时需要明确的问题。以西班牙示范电站为原型,对太阳能烟囱发电系统内部的流动换热行为进行了详细的三维数值模拟,并将数值模拟数据与西班牙示范电站的实验数据进行了对比,二者具有良好的一致性。模拟结果表明:集热棚内的辐射换热对棚内温度分布有重要影响,在数值模拟中不能忽略,否则会导致系统内部换热行为完全背离真实的换热过程;集热棚覆盖层与外界环境对流、辐射换热造成的热量损失是系统内的主要热损失;涡轮压降对系统性能也会产生显著影响。     

大型民用客机燃油系统的设计计算与仿真

大型民用客机燃油系统在保障飞机安全飞行方面扮演着极其重要的角色,因此有必要针对大型民用客机的燃油系统进行设计和计算研究,并建立相应的Simulink仿真模型.首先对大型民用客机燃油系统进行结构分析,其次基于管道流体知识提出了建模方法,接着进行了仿真与验证.     

制冷空调系统故障检测与诊断中的空气侧换热模型

对3种常用空气侧换热模型（戈果林换热模型、扰流管束换热模型和J因子换热模型）进行了分析,着重研究其单调性以及在制冷空调系统故障检测与诊断模型中的适用性,设计实验并采用焓差法测量制冷空调系统空气侧的换热系数,与3种空气侧换热模型的计算结果加以比对,并对其结果进行修正.结果表明,修正后的3种换热模型所得结果与其相应的实验结果较吻合.其中：戈果林公式具有非单调性而不适用于仿真模型的计算;J因子换热模型和扰流管束换热模型具有单调性,适用于制冷空调系统故障检测与诊断中的仿真模型计算,且J因子的计算误差最小.     

钻机柴油机二级涡轮增压系统优化与流场分析

以济柴190系列柴油机的真实尺寸和实验数据为依据,对二级涡轮增压器的改造方案进行了分析,确立了二级涡轮增压器连接方案。在GT-Power中建立发动机模型并验证了模型的可靠性,在GT-Power中对二级涡轮增压器进行仿真计算并与原机涡轮增压器进行了对比分析;建立流道模型,设置合适的边界条件对二级涡轮增压系统的内部流场进行分析,分析了原增压器和二级涡轮增压系统的压气端和涡轮端的内部流场分布和运行状况。研究发现新的涡轮增压系统较原机相比的加速性能、动力性能、低转速特性都有提高,相同时间内新增压系统的进气流量更多,使燃油的燃烧更加充分,大大降低了燃油消耗率和废气中氮氧化物的含量。     

提高进气道冲压阻力测量精度的方法

为提高发动机飞行推力测量精度,对进气道冲压阻力测量计算方法进行了研究。鉴于进气道测量耙总压静压测点不遵循等环面分布,采用数值插值法获得等环面中心点的总压静压值,计算表明:靠近壁面的实际测点与其对应的等环面中心点之间的总压静压差异明显,总压最大差值为1. 0 kPa,静压最大差值为0. 73 kPa。分析了附面层厚度、分区域计算累加法、全区域计算平均法对流量、流速、冲压阻力的影响,结果表明:附面层造成的空气流量最大误差值可达1. 94 kg/s,差异较明显;采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的空气流量差异小。采用分区域计算累加法与采用全区域总压静压平均值计算的冲压阻力最大差值仅为0. 09 kN,差异很小,两种方法在推力直接确定中都具有应用价值。     

直升机座舱空气分配管路系统设计及仿真

为保证座舱内合适的空气参数条件,实现制冷、加温和通风换气,满足全飞行包线下的指标需求,本文基于某型直升机座舱布局,开展了座舱空气分配管路系统设计及仿真研究。通过需求分析,明确设计技术指标。详细设计了座舱空气分配管路系统布局方案,并计算了供气口及分配管路尺寸参数。基于Flowmaster软件平台,建立了管路系统仿真模型,利用流量配平仿真计算,实现了管路系统的流量分配。通过与试验数据对比,供气口流量分配误差满足工程要求,验证了仿真结果的可靠性和系统方案的可行性。最后,针对直升机全飞行包线范围内管网风阻和供风口流量的变化,对技术指标进行了仿真计算校核。结果表明,所设计座舱空气分配管路系统方案合理可行,满足设计指标要求。     

带液化空气循环子系统的ARCC发动机研究

为解决空天飞机动力问题,提出一种新型带液化空气循环子系统的吸气式-火箭组合循环(ARCC)概念.该组合循环发动机集涡轮、冲压及火箭发动机优点于一身,在吸气式发动机工作过程中通过液化空气循环子系统液化大气中的氧气,存储供氢氧火箭发动机工作时使用,自身携带少量或不带氧化剂,因而经济性较好.为提高液化空气循环子系统液化比,采用多种措施设计一种新型液化空气循环子系统.计算了液化空气循环热力过程和ARCC发动机比冲性能,结果表明:液化空气循环子系统在整个吸气式飞行过程中具有较高液化比;ARCC发动机在不同的飞行条件下都能得到良好比冲特性,经济性好.     

中空玻璃空气夹层内的自然对流换热

从传热学的角度论述和分析了中空玻璃空气夹层内自然对流换热。采用FLUENT软件对夹层厚度δ为6、9、12、14和16 mm时的自然对流换热进行数值模拟,并将所获得的对流换热量与按纯导热计算的结果作了比较分析。结果表明,空气夹层内的自然对流换热的主要影响因素包括气体种类、瑞利数Ra、空气夹层的相对厚度δ/H和壁面温差ΔT。在设定条件下,中空玻璃空气夹层内自然对流换热在上述δ下可近似作为纯导热处理。通过模拟结果和经验公式分别计算了中空玻璃传热系数K,与中空玻璃热工计算的成熟软件的计算结果比较接近。     

粉煤灰熔融固化利用探索性研究

我国每年都有大量的粉煤灰因无法得到有效利用而堆积在灰场,在占用大量土地的同时,扬尘、重金属浸出等现象严重污染空气、土壤及地下水。为解决上述问题,尝试采用熔融固化技术对粉煤灰进行处置。实验研究了粉煤灰的熔融固化特性、熔渣的利用以及设计了以煤为燃料的粉煤灰熔融联合余热发电系统。实验结果表明,熔融固化技术可以实现粉煤灰减量化、无害化处理以及熔渣的资源化利用。Aspen模拟结果表明余热发电能够有效地降低粉煤灰熔融处置的成本,熔融固化技术是粉煤灰处置的有效途径之一。     

供热、发电汽轮机组的选择

文章阐述了汽轮机的工作特点 ,提出了利用炼焦尾部高温烟气的余热 ,选择恰当的汽轮机进行发电 ,达到节约燃料 ,能源综合利用的目的     

混合增压柴油机增压系统参数模拟计算研究

该文优化调整模拟计算时确定的混合增压系统的参数,扩大了增压系统涡轮的流量,减小了高速电机功率,电机功率下降直接带来发动机的轻量化和增压器转动惯量的大幅减小。同时,涡轮流量的增加还提高了车用发动机在常用工况下的经济性和低速高负荷工况下的潜在动力性。与原废气旁通增压柴油机相比,参数调整后的混合增压柴油机减小了排气提前角调整不当对发动机燃油经济性的扰动。     

小型燃气轮机湿空气透平循环变工况性能

基于一小型分轴燃气轮机试验系统上的湿空气透平(HAT)循环试验,研究了在低参数下HAT循环对燃气轮机性能的改善情况及其变工况性能表现. 试验在等燃油量和等涡轮进口燃气温度2种控制工况下进行.结果表明：等燃油量控制下,湿空气的含湿量增大,可增加循环输出功率,降低燃气初温,同时减少NOx排放;等燃气初温控制下,增大含湿量可以大幅增加循环输出功率.在燃气轮机部件特性的基础上,对HAT循环变工况性能进行了仿真.计算结果表明：随着空气含湿量的增加,HAT循环中的比功和效率较简单循环都有较大改善;在相同的进气流量、燃气初温和输出功率下,增大空气含湿量能增加压气机的喘振裕度,提高运行安全性.     

基于化学回热的沼气冷热电联供系统

为了实现沼气化学能和物理能综合梯级利用,提出一种基于化学回热的沼气冷热电联供系统。新系统引入重整器,利用透平高温排气驱动沼气重整,生成具有更高化学能的合成气,以提升沼气燃烧前热值。利用Aspen plus软件进行仿真模拟,模拟结果表明:通过沼气重整可使沼气转化为化学能更高的合成气,同时可回收大量低温潜热用于沼气池保温。在设计点工况下,新系统效率较参比系统提升了21.88%～31.25%。通过参数分析可知,水蒸气与沼气摩尔比（水碳比）对系统性能影响较大,当水碳比从0.5提升到4.8时,甲烷转换率从0.12增大至0.48,提高了余热回收利用。燃气轮机输入热值的提高使得新系统发电量从13.37%提升到55.55%,最终使得系统的效率从9.68%增大至41.94%。     

双工况燃机进气冷却测控系统设计

为了提高燃机在酷热夏季的出力,研发了具有双工况工作模式的进气冷却系统。该系统利用烟气余热作为动力,不仅在夏天制冷工况下能对燃机进气进行充分冷却,有效提高燃机效率;而且在冬天低压加热工况下驱动低压加热器产生热水,提升余热锅炉的给水温度,以提高汽轮机的功率。该系统的测控系统基于DCS框架构建,并根据实际情况简化为两层结构：集中控制层和过程控制层。上位监控软件用DELPHI软件自主开发,通过自主开发的OPC控件,实现了对下位PLC控制器的实时读写操作。使用结果表明,该套测控软件不仅界面美观,操作方便,而且对数据处理具有独到的优越性。     

高温涡轮叶片内冷通道强化换热试验系统设计

针对重型燃气轮机高温涡轮叶片的双工质冷却技术,设计建造了研究带肋复杂叶片内冷通道内蒸汽/空气流动及强化换热特性的试验平台。该平台由压缩机、蒸汽发生器分别提供冷却空气和蒸汽源,可以进行叶片内冷通道内蒸汽、空气两种工质的对流、冲击、肋柱扰流及多种冷却结构下的冷却换热机理和摩擦阻力特性研究。从而能揭示叶片内冷通道内流动阻力、表面强化换热与不同冷却结构几何参数及气(汽)动参数的影响规律。获得单元通道内蒸汽/空气为冷却介质的高效冷却结构及相关换热关联准则式。     

三压再热汽水系统IGCC的数学模型

整体煤气化燃气 -蒸汽联合循环 (简称 IGCC)是洁净煤转化技术和高效联合循环系统相结合的发电技术。为进行 IGCC的系统理论建模和分析研究 ,以三压再热汽水系统为研究对象 ,组成了整体空分系统 IGCC系统方案 ,建立了气化炉、净化系统、燃气轮机、空分装置、余热锅炉、汽轮机各部件的数学模型 ;对两种方案的设计工况进行了计算。结论是 :整体空分 IGCC系统效率较高、空分装置集成度对于燃气轮机的功率和系统供电效率有很大影响。该研究为我国今后建立 IGCC示范电站做了理论准备工作     

飞机电源系统的建模方法研究

多电、全电飞机已经成为当代新型飞机发展的方向,电气系统的复杂化也成为了一种趋势。研究主要涉及了使用功能模型方法对飞机电源系统进行分析,并且针对双通道发电机飞机电源系统在正常与非正常条件运行下的仿真研究。还展示了部分电源系统的功能模型,整合该模型以研究复杂的飞机电源系统的高速仿真,计算时间上取得的加速,体现出了功能模型建模方法的优越性。     

空气源热泵换热器与岗亭壁体一体化供暖性能

设计一种由太阳能供电、空气源热泵换热器与亭壁一体化的供暖岗亭.首先,建立一体化岗亭设备模型,并采用Matlab语言编制仿真程序,对岗亭进行性能模拟;然后,选取太原某日工况,对岗亭模型进行实验验证,并对其供暖季性能进行分析.结果表明:亭壁蒸发器吸收室内外两侧空气热量、得热量比相同条件下,常规风冷蒸发器高31.41%;供暖季系统性能系数(COP)为3.22~4.96,平均COP值为4.18,高于常规风冷热泵,节能效果良好;供暖季太阳能发电量可满足岗亭热泵压缩机耗电量需求,证明岗亭可实现供暖零能耗.