透平叶栅二次流瞬态特性的新测试方法

为了解决常规粒子图像测速仪系统对小于20％主流速度的弱次流场进行测量时无法得到可靠矢量场的问题,通过调整第2束片光使其沿主流方向偏移1～1.5mm来跟踪粒子运动,实现了对高速流动中弱二次流瞬态速度场的可靠测量。在此基础上,组合调制4束激光片光的触发时序和空间位置,使不同时间触发的片光能跟踪粒子的运动,再结合2套互相关CCD和偏振光技术,可获得3组高时间分辨率的连续瞬态矢量场,从而实现了对非定常二次流质点运动及涡系结构演绎过程的跟踪测量。     

助剂种类对Co-Cr系多元催化剂制备碳纳米管的影响

为实现基于现有工业燃烧炉直接生长不同形态的碳纳米管,深入研究催化剂在火焰法制备碳纳米管中的作用机理具有重要的意义。本研究以Co为活性组分,Cr为分散剂,采用浸渍法制备催化剂,研究Fe、Ni、Mo、Zn、Zr、V、W等助剂的添加对催化剂及碳纳米管性质的影响。利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)表征合成产物的形貌及含碳量,分析不同助剂对催化剂活性及碳纳米管形态的影响;运用X射线衍射仪、N2吸附脱附及氢气程序升温还原表征不同催化剂的物理及化学性质,分析助剂对催化剂性质的作用机理。结果表明：添加Fe、V或Mo的催化剂都能够形成大量的簇状碳纳米管,Zn和Zr为助剂时催化剂无法生成碳纳米管;Cr与活性金属形成混合氧化物,作为结构促进剂,起到分散活性金属的作用;助剂通过改变混合氧化物与活性金属氧化物的比例,影响催化剂的活性;Fe、V和Mo的添加使得活性金属氧化物增加,提高了催化剂的还原活性,而适量混合氧化物起到的分散作用有利于形成生长碳纳米管的催化剂颗粒,从而促进碳纳米管簇的形成。     

透平叶栅二次流瞬态特性试验及动力学分析

基于作者提出的片光跟随主流偏移的新测试方法,成功对后加载环形叶栅的二次流瞬态流场进行了试验研究,通过实测瞬态矢量场定量展示了二次涡的强烈非定常性.试验结果表明,随着气流速度的增大,通道涡更靠近吸力面和端壁,而其流线结构也更加不稳定,在同一区域常常存在分叉与不分叉、多次分叉与一次分叉交互出现的非定常现象.基于对通道涡流线结构的涡动力学及其物理本质的分析,认为其流线结构取决于局部压力梯度和正、负耗散区的竞争,在各种抑制二次流措施的基础上,若能一直保持通道涡为不稳定焦点结构,将可以进一步减少二次流损失.     

超常参数条件下汽固两相流动的相似与模化方法探究

基于相似与模化理论和三维数值模拟方法,对超常参数汽轮机调节级喷嘴内汽固两相模化试验方法进行了研究.结果表明:马赫数和斯托克斯数(Stk)是两相流动的决定性相似准则,其对粒子与壁面撞击速度的模化误差小于5%,撞击角度的模化误差小于3°;经过多种参数组合试验才能筛选出实现Stk在相应位置对应相等的数据,数值模拟预测可减少试验模化参数选择的盲目性.对比不同反弹模型论证了粒子反弹对冲蚀喷嘴壁面影响不大,偏差小于3%.该研究扩展了汽固两相流模化理论在超常参数条件下的应用.     

在煤富氧燃烧下的超临界CO_2再压缩循环的热力学分析

为了降低发电系统碳捕集的能耗以及提高电站整体供电效率,提出了一种基于煤富氧燃烧的超临界CO_2再压缩循环复合发电系统,并对系统进行了热力学分析与参数敏感性分析。结果表明,通过空分装置与热力系统集成可以使系统供电效率提高到43.75%,比无集成系统提高1.93%。锅炉损占总损的比例(82.29%)最大,回热器损占总损的比例(8.85%)次之。通过参数敏感性分析可以得到最佳透平出口压力是由循环最低温度所决定的,最佳透平出口压力曲线与CO_2饱和压力曲线基本重合;透平出口压力处于最佳值时,压比越大,供电效率越高。利用遗传算法对系统进行优化并与采用冷端优化后的超超临界燃煤机组进行对比,结果表明,在平均冷却水温度低于27℃的区域,该系统具有更高的供电效率以及更好的热经济性。     

透平叶栅二次流瞬态特性的新测试方法

为了解决常规粒子图像测速系统（PIV）对小于20％主流速度的弱次流场进行测量时无法得到可靠矢量场的问题,通过调整第二束片光使其沿主流方向偏移1～1．5mm来跟踪粒子运动,实现了对高速流动中弱二次流瞬态速度场的可靠测量．在此基础上,组合调制4束激光片光的触发时序和空间位置,使不同时间触发的片光能跟踪粒子的运动,再结合2套互相关CCD和偏振光技术,可获得3组高时间分辨率的连续瞬态矢量场,从而实现了对非定常二次流质点运动及涡系结构演绎过程的跟踪测量．     

高温高压蒸汽管道颗粒运动及分离特性研究

为了彻底解决锅炉管系脱落的氧化皮颗粒对汽轮机叶片冲蚀损伤、阀门卡涩、抽汽及疏水系统堵塞等问题,以某超超临界汽轮发电机组主蒸汽管路为原型,对蒸汽管道内的汽固两相流动进行了系统的数值模拟分析,探索了颗粒尺寸、蒸汽参数、弯管曲率半径对氧化皮颗粒运动行为的影响。在此基础上,利用蒸汽管道原有弯管结构设计了弯管颗粒分离器,并对其分离特性、压损特性和热力系统经济性进行了系统的计算分析。结果表明：氧化皮颗粒进入蒸汽管道弯管后,在离心力作用下,所有尺寸颗粒均会向管道压力面逐渐贴近集中,颗粒尺寸越大,弯管的曲率半径越大,蒸汽参数越低,氧化皮颗粒在弯管出口截面上就越集中;在最佳抽汽占比M为0.50%工况下,弯管颗粒分离器对100μm以上氧化皮颗粒的分离效率达到90%以上,分离装置对主蒸汽产生的压力损失约为21 kPa;提出将分离后的汽固两相混合物净化后输送到最高参数的高压加热器进行回收利用的方案,不同抽汽比工况下颗粒分离和蒸汽回收工艺对机组热耗和功率的影响均小于0.2%。该研究结果对于延长火电机组关键设备高效服役寿命具有重要意义。     

采用A星-遗传算法的船舶管路智能布置

针对船舶管路设计中的路径寻优问题，提出了一种采用A星-遗传算法的船舶管路智能布置方法。首先，建立了船舶管路布置空间模型，包括网格单元模型、管路简化模型、设备障碍物模型和约束规则模型。其次，对传统遗传算法进行了优化设计，在种群初始化阶段，加入障碍物判定函数替换以往其他研究采用的罚函数；在交叉和变异过程，引入A星算法生成子路径；引入父子比较环节，每经过交叉、变异一次，便比较一次父代与子代的适应度值；在选择操作中，对传统的轮盘赌方法进行改进，引进个体的相似度比例，个体的被选择概率由相似度比例和适应度值共同决定。最后，对所提优化A星-遗传算法和粒子群、A星、迷宫-遗传算法进行了仿真对比实验。结果表明：A星-遗传算法在管路的长度、拐角数、能量值、适应度值、最优解次数和平均收敛代数等6项指标上均得到了最优值；与同为混合算法的迷宫-遗传算法相比，优化A星-遗传算法在两个案例中的最优解次数分别增加了44.4%、100%,平均求解时间分别减少了57.6%、58.1%,平均收敛代数分别减少了36.9%、44.1%。A星-遗传算法在保证管路布置质量的同时，有效提高了寻优效率，其对于船舶管路智能布置的适配性和...     

颗粒加料器流量脉动产生的机理及抑制新方法

针对固体颗粒加料器供给流量的脉动性问题，采用动态测试技术对螺杆加料器的主要参数进行联动测试，获得了流量变化的基本规律，即流量系数随转速的增大而增大，而且螺距越小，转速对流量系数的影响越大，通过对流量脉动动态定量关系的深入分析，发现出料通道宽度的周期性变化是加料器流量脉动的主要成因，根据脉动互补原理，提出了一种有效抑制脉动的方法，并研制了一种新型双螺杆加料器，经实验验证该方法有效可行、效果显著，可为加料器设计和改进提供理论指导和技术参考，研制出的双螺杆加料器对流量脉动的抑制非常有效。     

静叶斜置对高参数汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀的影响

在高温、高速加速冲蚀试验结果所建立的叶栅材料冲蚀率模型和粒子反弹模型的基础上,利用三维数值计算法模拟、分析了静叶斜置对超临界及超超临界汽轮机再热后第一级叶栅冲蚀特性的影响.结果表明:再热后第一级静叶斜置角度为30°时,静叶压力面最大冲蚀失重减小了约30％,吸力面尾缘的冲蚀破坏明显减轻,级效率仅下降0.1％;进一步增大斜置角度,再热后第一级叶栅抗磨性能提升并不明显,级效率下降了1％;减小斜置角度会使静叶压力面最大冲蚀失重增加23％,叶栅抗磨性能显著降低.该研究结果可为减轻再热后第一级叶栅的冲蚀破坏提供技术依据.