煤粉空气分级柔和燃烧及排放特性

柔和燃烧(又称无焰燃烧)能有效降低煤粉燃烧NO,CO的排放,空气分级燃烧同样有利于降低NO排放.为了探索新的燃烧方式,进一步降低燃煤锅炉NO_x排放,本文进行空气分级柔和燃烧特性及排放的实验研究.实验采用直径为500 mm,长度为3000 mm,热容量为0.3 MW/m~3的气流床装置.研究内容包括:炉膛流场分布规律;一二次风量占比、燃尽风入口位置对煤粉燃烧时炉膛内温度场,出口处NO,CO排放的影响规律.实验结果表明:一二次风量占比增大时,NO排放先降低后增加,CO排放逐渐降低;燃尽风入口位置靠近烟气出口有利于降低NO排放,但CO排放有所增加.当一二次风量占比为0.7,燃尽风入口位置为2600 mm时,NO排放仅为139.8mg/Nm~3(本文中的NO,CO排放量统一折算到氧气浓度为.ф(O_2)=9%时的排放量).飞灰中含碳量比无空气分级时稍微增加,燃烧稳定性没有明显变化.     

偏W工作面采空区氧气、甲烷气体组分的分布规律探究

为了得到采空区内部气体组分的分布规律,基于气体浓度场数值模拟的理论基础,运用CFD仿真方法,对固定风量下段王矿偏W型工作面采空区内部浓度场的分布进行建模和仿真。然后,对比现场实测数据与仿真结果,发现二者在变化趋势上是一致的,验证了模型的合理性。在此基础上,对采空区内部气体组分的分布规律进行探究,获得CH_4和O_2的浓度分布规律,为作业环境中瓦斯与自然灾害的防治提供依据和指导。     

纳米流体的格子Boltzmann模拟

纳米流体是由流体与纳米粒子组成的胶体悬浮物, 与普通固液两相流相比, 其传热性能明显增强. 悬浮在流体中的纳米粒子会受到运动阻力、Brown力、粒子间扩散力、重力等内力或外力的影响, 因而其运动规律极其复杂. 根据纳米流体中粒子和液体介质的受力关系, 建立了纳米流体的格子Boltzmann流动与传热模型, 并用于分析纳米粒子的动态分布.     

天然雪的风洞实验研究

风洞实验通常采用的人造雪并不能完全真实有效的反映出自然界中风吹雪的运动规律.本文将雪层结构没有受到干扰的两种雪样（新雪和老雪）置于风洞内进行实验.结果表明：新雪的起动风速小于老雪;两种雪样的输雪量随着高度的增加均以指数的形式递减;单宽输雪率随风速的增大以指数形式递增.利用粒子图像测速系统（PIV）对两种地形下（平坦床面和路基）风吹雪中雪粒的速度进行测量,结果表明：在测量区域内雪粒速度在平坦床面时呈高斯分布函数,在路基表面和背风坡也满足这一分布函数;迎风坡处雪粒的速度分布与高斯分布函数的相关性较差.对近床面的雪粒速度统计结果表明不同风速下雪粒的冲击速度和起跳速度均服从高斯分布函数.     

一种表征煤储层压力与流体饱和度关系的数学模型

目前,针对生产过程中煤储层内部气、水两相渗流的研究尚薄弱,已建立的煤层气产能预测模型或产能分析方法中,一部分假设煤储层内部为单相渗流即单相水或单相气,一部分忽略流体饱和度和压力变化梯度,另一部分通过物质平衡方程建立平均地层压力与平均含水饱和度间关系,进而研究储层饱和度分布对气井产能的影响,但平均含水饱和度无法表征储层内部的饱和度分布.故现有模型均未考虑储层流体饱和度分布特征对气井产能的影响,导致现有产能模型预测值与实际煤层气井产出动态始终存在较大误差.鉴于此,根据气、水两相渗流微分方程,考虑应力敏感、基质收缩与气体解吸效应,建立了一种能够表征煤储层压力与流体饱和度间关系的数学模型.结合气、水两相相渗曲线与各生产时刻的储层压力分布曲线,提出迭代算法求解该模型,得到各生产时刻的流体饱和度分布规律.该模型的可靠性通过与商业数值模拟软件结果对比得到验证.该模型的提出填补了目前煤层气开发理论的空白,有助于准确计算气、水两相拟压力,为煤层气藏产能的准确预测奠定理论基础.     

基于一元线性回归由风速传感器测量值推导巷道平均风速

通过试验数据建立了风速传感器的测量值与平均风速之间的一元线性回归方程，并对拟合效果进行了评价。对参数的判断表明该方程是有效的，可以近似地把风速传感器的测量值转换成平均风速值，并在相同的巷道长度、相同的风流速度、不同断面下用Comsol模拟了风速流场分布情况。     

基于(火积)耗散理论的新翼型换热器优化方法研究

基于(火积)的分布匹配以协同强化的思路对新翼型换热器进行结构优化,提出两种不均匀的翅片分布结构,在给定热流边界条件下以超临界CO_2为工质,对多种翼形肋分布结构进行传热流动性能的数值研究.结果表明,针对超临界流体物性剧烈变化导致的换热参数分布极不均匀的特点,在总换热面积不变的条件下通过相应改变新翼型肋片分布方式,改善了流体(火积)与壁面热流(火积)的分布匹配性,进而改善了流道内局部(火积)耗散率的分布均匀性,使流道内总(火积)耗散率减小,换热性能提高.比拟两流体耦合换热过程中变热流边界条件下的数值研究表明,在换热器两流体耦合换热中依据换热参数分布特性相应改变新翼型肋的分布方式,在总换热面积不变的条件下同样改善冷热流体(火积)的分布匹配性,进而使局部(火积)耗散率沿换热区域分布更为均匀,减小总的(火积)耗散率.(火积)的分布匹配原则为换热器结构优化和改进提供了新的思路和方法,具有重要的理论和工程意义.     

基于随机-区间混合不确定性的风机性能可靠性分析

针对抑制风机性能失效的工程问题,基于可靠性分析理论,将拉丁超立方试验设计、近似模型与计算流体动力学分析技术相结合,研究了一种基于响应面的风机性能混合不确定性分析方法.该方法通过引入区间不确定性,有效地解决了由于缺乏实验样本而导致的知识不确定性建模问题,极大地扩展了可靠性分析技术在流体机械研究中的适用性.引入随机和区间不确定性参数对风机系统进行描述,基于传统的一阶可靠性分析方法,建立了风机性能的随机-区间混合可靠性分析模型.采用重整化群湍流模型计算了风机的流量、压力、轴功率、效率等性能参数,得到了性能函数.由于计算流体动力学的计算效率较低,研究了响应面求解混合可靠性模型的有效迭代算法,并计算了风机性能失效概率区间.应用该方法对某轨道交通列车风机性能进行研究,分析了风机全压的失效概率和可靠性指标与不确定参数的灵敏度问题,甄别了不确定性参数对系统可靠性的影响,并从可靠性角度提出了提高风机性能可靠性的工程措施.     

页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法研究

页岩气藏多尺度孔隙介质发育、非均质性强,不同尺度介质流体运移机制复杂,明确多重介质流体跨尺度传质表征方法的适用范围对开展页岩气藏数值模拟研究具有重要意义.本文基于体积压裂改造页岩气藏储层多尺度介质分布特征及多尺度介质气体运移特性,以储层不同区域微小单元体为研究对象,分别建立离散介质、拟稳态窜流双重介质、瞬态窜流双重介质表征单元体模型,对比分析不同储层条件和裂缝参数时离散介质模型与不同窜流模式双重介质表征单元体模型内流体产量变化规律,得到页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法适用范围.研究结果表明:生产早期不同窜流模式对窜流量影响较大,多重介质渗透率相差越大,生产早期不同窜流模式得到的窜流量相差越大,窜流量差异持续时间越长;采用瞬态窜流或拟稳态窜流双重介质模型可以较为准确地描述干酪根有机质-无机基岩之间流体跨尺度传质规律;无机基岩-次生缝网流体跨尺度运移规律需要采用离散介质模型进行描述.离散缝网耦合干酪根-无机基岩双重介质模型可以比较精确描述体积改造页岩气藏流体运移规律,该模型对开展页岩气藏数值模拟器研究具有重要的理论意义.     

基于FLUENT的人工气候室风洞试验的数值模拟

在分析飓风对输电网络影响的机制上,采用流体工程仿真软件FLUENT对某人工环境模拟实验室的风洞试验进行三维数值模拟,获得了小型人工气候室内的三维流场特性和风速参数,并分析考察了导流板和导风板对子试验区流场均匀性的影响.研究结果表明,合理增加导流板和导风板数量可提高风速均匀度以满足实验模拟要求.研究工作为人工环境模拟实验室的搭建和风洞试验流场均匀性的进一步改进提供一定的理论依据.     

Wind power prediction based on wind speed forecast using hidden Markov model

This study examines a new approach for short-term wind speed and power forecasting based on the mixture of Gaussian hidden Markov models (MoG-HMMs). The proposed approach focuses on the characteristics of wind speed and power in the consecutive hours of previous days. The proposed method is carried out in two steps. In the first step, for the hourly prediction of wind speed, several wind speed features are employed in MoG-HMM, and in the second step, the results obtained from the first step along with their characteristics and wind power features are used to predict wind power estimation. To increase the prediction accuracy, the data used in each step are classified, and then for each class, one HMM with its specific parameters is used. The performance of the proposed approach is examined using real NREL data. The results show that the proposed method is more precise than other examined methods.     

台风形成库区降雨的影响因子挖掘

考虑影响台风降雨因素的复杂性以及现有水库台风遥测资料的不完备性,采用基于信息熵与条件信息熵建立起来的不完备信息系统的约简方法,对台风形成库区降雨的影响因子进行挖掘.以典型水库中的台风特性参数及库区降雨实时监测信息为依据,忽略环境因素影响,重点研究包括台风风速、风力、7级/10级风圈半径、中心气压、台风中心与库区距离等典型台风特性因子对库区降雨量的影响,经信息约简认为台风风速、中心气压、与库区距离等台风特性因子是库区降雨的主要影响因子.分析结果对水库台风监测及库区降雨强度分析具有一定指导作用.     

基于混沌-RBF神经网络的风电场风速预测

在利用风速时间序列具有混沌特性的前提下，将相空间重构和RBF神经网络结合的混合算法用于风电场风速预测。通过实例仿真计算对比表明，该混沌-RBF神经网络的混合算法可以进一步提高预测准确度。     

列车通过大跨度桥梁桥塔区域过程中的风-车-桥耦合动力分析

大跨度桥梁位于强横风环境时,桥塔的遮挡作用会使列车进出桥塔区域时车体受到的风力发生变化,这种风荷载的突变效应会对车辆的动力响应造成影响,此外车辆动力响应的改变还会影响桥梁的动力响应.本文以瓯江大跨公铁两用悬索桥为工程背景,以快速谱分析模拟风场,对桥梁子系统施加抖振风力,对桥梁子系统施加稳态风力,考虑桥塔宽度与车辆长度的关系,建立风-车-桥耦合系统运动平衡方程,以全过程迭代法求解该方程,分析计算了不同车速与风速下桥塔遮风效应对车辆桥梁动力响应的影响.结果表明风速和桥塔宽度越大,车辆的动力响应越大,而桥梁动力响应受桥塔遮风效应影响很小.     

基于FLUENT的NA63A系列翼型气动特性对比分析

利用计算流体力学软件FLUENT6．3．2对在风力发电领域应用较为广泛的NA63A系列翼型的外部流场进行数值模拟，采用Spalar-S．Allmaras湍流计算模型求解该系列翼型在不同攻角下的压力、速度分布。进而对NA63A系列不同翼型在相同攻角下以及网种翼型在不同攻角下的气动特性进行对比分析并总结规律，为该类翼型的性能研究提供了一定的理论依据。     

基于高斯法的自由衰减振动频率和阻尼比校正

提出一种对自由衰减振动信号的频率进行校正的方法。该方法先搜索信号频谱的峰值，利用峰值和其临近的极大的四个点来逼近由这四个点形成的谱线，求出拟合曲线的参教；再对拟合曲线求导，找出具体的峰值，同时利用两次拟合得到的曲线峰值计算阻尼比。仿真分析及工程试验结果都表明，该方法可以有效提高检测精度，而且计算量相对较小。     

大型商用厨房室内热舒适性的数值分析

大型商用厨房是一个复杂的高温高湿环境。在夏季若未采用有效的室外新风补给措施,则需要给厨房提供大量空调冷风以满足排烟需求,造成大量的能耗。本文提出一种大型中餐厨房布局,并基于分析软件FLUENT进行数值模拟,采用PMV-PPD预测模型对4种不同比例的送风情况进行热舒适性评价。结果表明,对于这种厨房布局,采用20%冷风比例的组合气幕通风方式,不仅能防止污染物逸出、降低厨房所需空调冷风风量,减少能耗,同时可获得满意的热舒适性环境。     

大理岩单轴受压全过程细观损伤量化研究

设计基于SEM的大理岩细观损伤全程数字化跟踪试验方案，对四川锦屏大理岩试样进行了单轴压缩细观损伤的全程试验。基于数字图像处理技术，对微裂纹的萌生、生长及贯通过程进行定量分析，提取试样在受荷过程中微裂纹的面积、方位角、长度、宽度和周长基本几何数据。然后利用统计学理论对获取到的32组试样微裂纹的损伤全过程的细现信息进行了统计分析，得到在单轴压缩过程中微裂纹的方位角、长度和间距服从变参数的广义极限分布这一结论，最后引入G Swoboda损伤理论，模拟得到单轴压缩试验的应力一应变关系，并与实际试验的结果进行了比较。结果显示可以较准确模拟单轴压缩力学状态下的应力一应变关系。