考虑气动和湿汽损失综合影响的低压多级透平优化

针对叶轮机械多级透平优化的问题,在考虑湿蒸汽透平中气动损失和湿汽损失的综合影响的基础上,采用响应面方法对某300 MW汽轮机低压缸末三级透平进行了优化。优化变量为末三级静叶的安装角和型线沿叶高的积叠规律,安装角优化通过改变多级透平级之间的压力平衡,来改变湿蒸汽透平级内过冷度的分布,降低非平衡热力学损失和水滴的直径,使得末三级的湿汽损失减小了20.71%,由此获得了通过调整低压透平静叶安装角从而减小湿汽损失的方法。静叶积叠规律的优化中通过改善反动度沿叶高的分布、减小叶根边界层分离和降低二次流损失提高了气动效率,同时引起级内过冷度和出口流速沿叶高变化,使一次水滴和二次水滴的直径减小,导致气动损失降低了0.52%,湿汽损失进一步降低了9.48%。该结果可为多级透平优化提供参考。     

低沸点有机工质透平端面密封的研究

本文应用表面波度和空化理论,考虑曲率惯性和空化发展对流动的影响,研究了机械端面密封的流体动力润滑理论模型,探讨了密封的基本特性,同时还研制了性能良好的双端面型式的机械封密.     

高速透平膨胀机临界转速的计算与分析

为了保障高速透平膨胀机的稳定性,针对高速透平膨胀机转子临界转速的确定问题,分别讨论了Prohl递推法、Riccati传递矩阵法和有限元QZ(FEQZ)法在各向异性的弹性支承轴承转子系统阻尼临界转速计算中的优缺点.考虑到透平膨胀机实际的结构和应用情况,建议气体轴承支承高速透平膨胀机转子临界转速的计算方法采用FEQZ法,同时运用Matlab语言分模块设计了计算程序,大大简化了编程过程,提高了计算精度.在此基础上,通过在实际工况参数范围内的实例,分析了某透平膨胀机转子支承刚度和阻尼对转子系统阻尼临界转速的影响,并与工程实验数据进行了对照,从而验证了模型与分析计算的可靠性.     

三级有机工质离心透平气动性能研究

以有机工质R123为工质,基于一维气动分析理论,设计了三级离心透平,并采用数值模拟方法研究了不同工况下的透平气动性能.结果表明:设计工况下,三级等叶高直叶片离心透平轮周效率可达到86.7%;在变工况条件下,离心透平轮周效率随着膨胀比的增大先增大后减小,离心透平各级的膨胀比、焓降和反动度等热力参数随着级组膨胀比的变化从高压级到低压逐级增大,最末级变化最大.     

微型气浮轴承高速透平膨胀机的研制

为了发展微型气体轴承高速透平,在优化设计的基础上,研制了国内首台轴径为6 mm、叶轮直径为9 mm、设计转速为300 000 r/min的微型气体轴承透平膨胀机.对研制样机进行了全面介绍,阐述了该研制样机的结构设计特点,并对研制样机进行了初步的机械性能和热力性能考核.通过转子起浮试验,系统机械性能、热力性能的连续运转及超速试验考核,结果显示:所研制的样机振动小、运转平稳、效率高,最高转速超过342 000 r/min,满足超速15%的要求;在室温为23℃、无回热器的情况下,当进气压力从0升到0.27 MPa的45 min升速时间内,温降就达42℃,具有降温速度快,降温效果显著的特点.由于其机械及热力性能均达到预期要求,因此为今后进一步发展我国微型高速气体轴承透平机械奠定了坚实基础.     

全动压气体轴承透平膨胀机机械性能的试验研究

在一台额定转速为10 64×104 r/min的高速透平膨胀机(轴径为25 00 mm,转子质量为891 g)上,采用新型弹性支承箔片动压径向轴承和螺旋槽动压止推轴承对全动压气体轴承透平膨胀机的机械性能进行了试验研究,达到了转速为12 16×104 r/min、超速14%稳定运转的良好效果.还对全动压气体轴承副的性能进行了研究,验证了全动压气体轴承高速透平转子失稳的主要因素是动压止推轴承承载力丧失而造成的止推轴承失稳,并对止推间隙的影响因素和变化规律进行了探讨.试验结果表明,在高速透平机械中采用国产全动压气体轴承是完全可行的.     

低温氦透平膨胀机的热力设计及性能分析

针对我国航天领域某重点项目的研制任务，设计了一台氦气体轴承低温透平膨胀机，并对其热力性能进行了分析和讨论。提出了一种考虑膨胀机整体热力性能及机械性能的透平膨胀机系统多目标优化方法。解决了透平膨胀机使用不同工质时相似准则的选取方法，进而在自行开发的较为完善的透平膨胀机一元流动性能预测程序的基础上，获得了模化时所应遵循的相似准则数。以人工神经网络为基础实现了透平膨胀机的性能转换问题。试验结果表明，所研制的氦气体轴承透平膨胀机的绝热效率大于71％；在出口温度为12.8K时，膨胀机效率已达到75％；膨胀机的最大制冷量接近2kW。     

对协同优化及其响应面方法的研究

本文论述了复杂系统及多学科优化中的协同优化思想和数学模型,指出了协同优化中的一个突出问题,即学科不一致、实际运用中需要对其进行协调处理的局限性。论述了解决学科不一致问题的二次响应面近似方法思想及算法。通过一个实例,介绍了运用二次响应面近似法的方法,仿真了优化过程,验证了二次响应面方法在系统级优化上迭代次数较少,在学科优化上却相对要多的特征。     

基于响应面法的乘用车消声器声学性能优化

针对某乘用车车内、外消声器中频段(0.5~1.5kHz)降噪能力较差的问题,利用响应面法对消声器在中频段的传递损失进行优化.首先,采用Latin超立方法对插入管长度、穿孔板位置和穿孔率等设计变量进行采样,采用声学有限元法计算各样本点在中频段的传递损失;然后,利用Kriging模型建立中频段传递损失的响应面模型,并验证其计算精度;最后,利用遗传算法对该响应面模型的计算结果进行优化.结果表明,与优化前消声器在中频段的传递损失(27.05dB)相比,优化后消声器在中频段的传递损失(41.38dB)增加了14.33dB,其消声性能得到了明显改善.     

利用化工过程余热的有机工质向心透平气动性能分析

针对化工蒸馏过程产生的余热(121~146℃),采用R600a工质,进行了150kW级的有机工质向心透平初步设计.在通过一维气动计算获得有机工质向心透平初步结构参数和性能参数的基础上,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟研究了有机工质向心透平设计工况的气动特性,获得了总体性能及流场分布情况.研究结果表明,在透平入口温度110℃、透平入口压力1.6 MPa条件下,有机工质向心透平质量流量4.17kg/s、压比3.2、效率82.7%、输出功率150.5kW,在设计工况下流动顺畅,效率高,满足有机工质发电系统对膨胀机的要求.研究成果可以为化工过程余热利用的有机工质向心透平设计提供基础数据.     

谷氨酰胺转胺酶发酵培养基的响应面分析优化

利用SAS（Statistical Analysis System）软件中二水平设计的Plackett-Burman设计和响应面分析法（Response Surface Analysis，简称RSA），研究了链霉菌（Streptomyces sp.）HS-1摇瓶发酵生产谷氨酰胺转胺酶的发酵培养基.通过二水平设计实验考察了八种因素对发酵生产谷氨酰胺转胺酶的影响，利用极差分析确定其中以豆饼粉水解物、甘油以及硫酸铵为影响链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的重要因素.通过响应面分析法建立了这三个重要因素的二次回归模型，应用规范分析找到最优点，分别为豆饼粉水解物24.0 g &;#8226; L^-1，甘油24.4 g &;#8226; L^-1，硫酸铵5.40g &;#8226; L^-1.摇瓶实验表明，应用优化培养基谷氨酰胺转胺酶酶活由6.27 μ &;#8226; mL^-1提高到7.30μ &;#8226;mL^-1，提高了16.4%.     

以计量化学潜因回归分析对有机合成作响应面优化的新方法(英文)

研究开发了CEDOS（Chemometrics—basedExperimentalDesignandOptimizationSystemforOrganicSynthesis，计量化学试验设计与优化有机合成系统）。它借助潜因回归算法如偏最小二乘（PLS）、主成份回归（PCR）等技术及试验设计与优化方法对有机合成进行响应面优化，获得良好结果。     

响应面法优化正红菇菌丝体产胞内凝集素培养条件

采用响应面法对液体深层培养的正红菇(Russula vinosa)菌丝体产胞内凝集素的培养条件进行了优化.通过单因子实验确定最适碳源和氮源为淀粉和酵母膏,在此基础上,通过Plackett-Burrman设计对影响其产胞内凝集素的相关因素进行评估并筛选出具有显著效应的淀粉、酵母膏、装液量3个因素,通过最陡爬坡实验及响应面分析法确定了产凝集素的最适条件:ω(淀粉)3.04%,ω(酵母膏)0.3%,ω(KH2PO4)0.2%,ω(MgSO4)0.1%,装液量73mL,转速250r/min,初始pH5,发酵时间5d.在此条件下,菌丝体产胞内凝集素的总活力可达72127.3u,与初始培养条件下的凝集素总活力相比提高了1.88倍.     

响应面法优化海洋细菌NTa产琼胶酶的发酵条件

利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法,对培养基组成、培养条件对Stenotroph-omonas sp.NTa发酵产琼胶酶的影响进行分析并优化,研究该菌株发酵产酶的动态规律,并利用薄层色谱和MALDI-TOF MS进行酶解产物的鉴定.结果显示,在琼脂、酵母浸膏、CaCl2、MgSO4·7H2 ...     

压力机杆系优化求解的变量循序组合响应面法

为了能够切实有效地对机械压力机杆系驱动机构进行优化设计,采用响应面分析法并结合试验设计方法,提出了求解该杆系多目标优化问题的变量循序组合响应面法(VSCRSM),并建立了优化数学模型.对优化变量及其变化范围进行循序取舍组合和设定,同时采用响应面分析法多次拟合进行优化求解,最终得到了优化结果.与初始设计及变容差遗传算法相比较,VSCRSM优化目标的最小值分别降低了15.85％和5.8％,并且滑块行程误差仅为0.09％,不仅解决了初始设计及变容差遗传算法所得结果中滑块行程超出误差范围的问题,而且实现了压力机杆系的显著优化.     

响应面法优化硅藻土制备水玻璃工艺研究

以试剂型硅藻土作为硅源,通过碱溶法提取活性硅可制备SiO2气凝胶材料.通过响应面中的Box-Behnken试验设计方法,以SiO2溶出率和水玻璃模数的加权平均值为评价指标,优化硅藻土制备水玻璃工艺,以获得最优的工艺参数.试验结果表明,当碱硅质量比为3∶10,NaOH质量浓度为10％,反应温度为90℃时,水玻璃模数与SiO2溶出率的加权平均值达到最大值79.91％.     

响应曲面法在表面粗糙度预测模型及参数优化中的应用

分析了切削速度、进给量和切削深度对表面粗糙度的影响规律,提出了一种车削难加工材料钛合金TC11表面粗糙度的建模方法.采用中心组合设计方法,建立了用于表面粗糙度预测的多元回归模型,运用方差分析检验了该预测模型的拟合度,利用响应曲面法对表面粗糙度建立等值响应曲面,从而可以通过切削参数的优化在保证加工质量的前提下获得更高的材料去除率,实现难加工材料钛合金高效切削.     

基于响应面分析法优化腐乳中大豆多肽提取条件

采用响应面分析法（RSM）优化提取腐乳中大豆多肽的工艺条件．在单因素实验的基础上,选择提取温度、甲醇体积分数、提取时间、液料比作为实验因素,进行Box—Benhnken中心组合实验设计,评估了4个因素对大豆多肽提取量的影响．结果表明,提取腐乳中大豆多肽的最佳工艺条件为：温度57℃、甲醇体积分数69％、提取时间28min、液料比（mL：g）9：1,最佳工艺条件下提取量为6．59g／100g（干基）．     

响应面分析法优化金线莲多糖提取过程的研究

以经乙醇提取黄酮后的金线莲滤渣为材料,利用响应面法优化多糖的提取过程.在单因素实验的基础上,分别选定液料比、提取时间和温度3个水平进行响应面实验,建立金线莲多糖提取率的二次回归方程,通过回归分析及岭脊分析得到优化组合条件.研究结果表明,当提取过程中液料比为35∶1,提取时间和温度分别为2.2h和83℃时,金线莲多糖提取率的理论预测值为3.42%,验证值为3.47%±0.47%,两者相差不大,提取条件参数可靠.