天然气径向分级燃烧室低NOx排放的优化研究

为解决天然气径向分级燃烧室NO_x排放超标问题，该文采用数值模拟和试验方法研究了天然气径向分级燃烧室结构改进策略和优化方案，多喷嘴参数匹配关系及部分负荷下NO_x排放的预测关系式。结果表明：改变掺混孔径的达标方案合理可行，得到孔径值44.45 mm和其他性能参数的变化规律；中心喷嘴是决定NO_x排放水平的主要因素；多喷嘴匹配关系的低排放设计准则是喷嘴燃料量相等；改进NO_x排放预测公式准确反映了其部分负荷行为。该研究可为燃烧室后续试验调试和设计改进提供理论依据。     

水气同轴喷嘴结构对提高水射流喷射能力的影响

采用结构合理的水气同轴喷嘴可以解决气体保护内部水射流的问题,能有效提高水射流能力.通过数值模拟的方法对比3种典型的气喷嘴对水射流的影响,找出各喷嘴组合的主要缺点,经改进调整后得到优化的气喷嘴结构.通过模拟试验和现场试喷验证,优化的喷嘴结构不但能增强水射流能力,而且对气喷嘴寿命的提高也有较好的效果.     

音速喷嘴法气体流量标准装置技术指标选择探讨

由于音速喷嘴结构简单、性能稳定、体积小、没有可动部件和准确度等级高等特点，将其作为实验室离线气体标准和在线天然气计量标准的用户日益增加。本文主要对音速喷嘴法大流量燃气袁检定装置的技术指标设定与选择进行了探讨。     

一种喷嘴的改进设计及其喷雾性能仿真分析

为研究并优化喷嘴的结构参数,结合离心式喷嘴的结构特点,在原有喷嘴结构的基础上增加旋流槽.利用VOF模型以及双方程湍流模型对原始结构喷嘴以及新增旋流槽结构的改进喷嘴,分别进行数值模拟.分析了两种喷嘴内部的液体流动特性及喷雾场中的喷雾特性和变化规律.结果表明,增加旋流槽结构能够有效减轻喷嘴内部出口处的涡流现象,降低喷嘴内压强;喷射液体的轴向速度减小,喷射束更发散,雾化锥角变大.     

燃气轮机双燃料喷嘴燃油内流场特性仿真分析

作为燃气轮机中的重要部件,喷嘴内部结构直接决定了燃油燃烧和动力输出效率,设计喷嘴结构并开展喷嘴中内流场特性仿真分析成为新型燃气轮机开发的研究重点。使用Solidworks软件对双燃料喷嘴结构进行设计,并对其燃油流道进行数值模拟。利用Fluent软件先对喷嘴燃油的整体内流场进行数值k-epsilon模拟,再使用流体容积法（VOF）方法对喷嘴燃油的核心流道进行数值模拟,研究喷嘴燃油流道的特性。结果显示燃油流道的质量流量、进口流速和核心流道进口流速随着进口压力的增大而增大;雾化锥角会随着进口压力的增加而增大,且当进口压力超过0.5 MPa时,雾化锥角最终会稳定在110°左右;同时结合相关实验数据与仿真数据进行对比。本文的仿真研究为燃气轮机喷嘴的结构改进提供了依据。     

高速无内圈式陶瓷电主轴设计开发与实验研究

利用高性能结构陶瓷作为高速主轴及轴承材料研制开发了一种无内圈式高速陶瓷电主轴单元,进行了陶瓷轴承失效机理的分析与内部结构参数的优化,确定了高速陶瓷电主轴-轴承的最佳预负荷及最佳润滑条件,实现了高速陶瓷电主轴单元样机的精密装配,并对其进行了综合性能测试与分析.结果表明,在最佳预负荷和油气润滑条件下,高速陶瓷电主轴可充分发挥结构陶瓷材料优良的综合性能,如高硬度、低热膨胀性、轻重量、高耐磨性和好的化学及热性能,极大地减小了主轴-轴承单元高速旋转的离心力和惯性力,并有效提高了电主轴系统的精度、刚度和使用寿命,且运行稳定可靠,精度保持性好.     

大型预焙阳极铝电解槽内衬结构优化

以电解槽内衬结构设计优化为突破口,开发一种新型曲面阴极结构电解槽,通过多物理场有限元数值仿真,研究新型结构槽的热平衡、物理场分布特征及在低极距下高效运行的稳定性.试验结果表明,新型结构槽能在保持高电流效率的前提下在低电压稳定运行,吨铝直流电耗为12 331 kW·h,并可有效延长电解槽使用寿命.     

浸没侧吹气体的流动和穿透行为

浸没侧吹技术目前被广泛应用于火法冶金，极大促进了冶金工业的发展。本文旨在进一步了解火法冶金中的气液相互作用机制。本文采用高速摄像-数字图像处理-统计方法，系统研究了气体流量、喷嘴直径和喷嘴倾斜角度对空气-水体系中浸没侧吹气体的时空分布和穿透行为的影响。结果表明，随着气体流量的增加，气体运动将逐渐从鼓泡机制转变为稳定射流机制，并将逐渐形成完整射流结构。当气体流量较低时，在喷嘴上方将形成一个由大气泡构成的气泡区域。当气体流量和喷嘴直径均较大时，在喷嘴上方将形成一个由微小气泡构成的气泡区域。增加喷嘴倾斜角度将导致形成完整射流结构需要更大的气体流量。在采样时间内，无量纲水平和竖直穿透深度呈高斯分布。减小喷嘴直径，增加气体流量或喷嘴倾斜角度，将扩大气体的分布范围和采样时间内气体穿透深度的离散性。通过量纲分析，获得了误差在±20%以内的关于气体穿透深度的新关联式。由当前研究提出的关联式计算出的120 t转炉中氩气-熔体系统的水平穿透深度与文献中关联式的计算结果和文献中的数值模拟结果非常接近。     

除氧器用可调式节能喷嘴的研究

本文介绍了锅炉给水除氧器用可调式节能喷嘴的研究,论述了新型PKXF型可调式旋缝节能喷嘴的结构、技术性能及应用试验结果。该喷嘴雾化性能优良,负荷适应性好,工作可靠,适合于工业锅炉及电站锅炉除氧器使用。     

火电厂直吹式煤粉炉磨煤机一次风量测量及自动控制的优化

介绍一种稳定可靠的新型一次风量测量装置,解决一次风量测量不准确的问题。并在此基础上介绍进一步优化控制的方案和参数,投入磨煤机一次风量自动控制系统。该自动控制装置投入后系统运行稳定,能够满足负荷指令大幅波动情况下,煤量变化对风量和温度的要求,提高了机组负荷响应速度,稳定了主汽压力,取得了较好的改造效果。     

鼠笼弹性支承结构优化设计方法

支承刚度是影响转子系统动力学特性的重要参数之一,为了提高鼠笼弹性支承刚度设计的精确性,提出了一种鼠笼结构优化设计方法.结合鼠笼的加工装配条件、柔度条件以及疲劳应力条件,建立带有非线性约束的鼠笼结构优化数学模型,基于该模型运用有效集算法优化鼠笼的结构参数,根据优化结果建立鼠笼参数化有限元模型,采用遗传算法对结构做进一步优化.最后举例验证了该方法的有效性.结果表明:在满足非线性约束的条件下,优化结果与设计目标值误差在1％以内,该优化方法提高了鼠笼刚度的设计精度,明显减少了设计迭代次数,从而缩短了设计周期.     

磨溪雷一1气藏高效开发主体技术与成效

针对磨溪雷一¹气藏中储层有效厚度薄、渗透性差、天然气含硫的问题,开展了精细气藏描述及井下管柱安全生产的相关研究。为确认磨溪雷一¹气藏的储层有效厚度及储层物性,采用了测井资料与地震信息结合方法,形成了建模数值模拟一体化精细气藏描述技术,精确划分层段、识别储层甜点,形成了裸眼封隔器分段酸化储层改造技术、水平井开发结合井网优化技术等气藏高效开发技术。针对井下管柱腐蚀、堵塞严重的问题,对井下油管及玻璃钢油管进行寿命评价,采用了预防性更换油管,形成了修井延长井筒腐蚀气井开采期技术。基于上述技术的成功应用,为气藏实现持续25 a的稳产奠定了坚实的基础,为低渗碳酸盐岩气藏高效开发的典范,目前实现累计生产天然气110×10⁸ m³,取得了较好的开发效果。     

基于可靠性的结构鲁棒设计

采用赵国藩提出的近似计算方法计算结构的系统失效概率,并推导了相应的敏度计算公式,由此进行基于可靠性的鲁棒设计,计算实例证明,基于可靠性的鲁棒设计对提高结构的可靠性非常有效,而且在生命周期内,结构具有稳定的可靠度和质量。     

钢筋混凝土框架结构优化的拟满内力设计方法

为解决钢筋混凝土结构的优化问题,以满承载力设计思想为基础提出了一种新型的钢筋混凝土框架结构优化设计方法——拟满内力设计方法,该方法能解决钢筋混凝土框架结构约束众多且在设计过程中较难优化的问题。能处理同时具有尺寸约束、配筋约束、承载力约束的多变量、多约束的离散变量结构优化设计问题。算例结果表明,该方法的局部优化能力强,优化效率高,应用简单,可直接计算钢筋混凝土框架结构的优化问题,是一种可行且有效的优化设计方法。     

分流式YSC178A型液动锤性能参数CFD计算

射流式液动锤射流元件受泥浆冲蚀易过早失效,故油气钻井用YSC178A型液动锤设计了内部分流结构以降低射流元件内流速,以提高射流元件寿命。针对内分流结构设计,应用CFD动态分析技术,对分流式YSC178A型射流式液动锤性能参数进行了数值模拟计算,并进行了实验验证。结果表明：CFD分析结果与实测结果吻合较好,计算精度可以满足工程设计需要,解决了此前在设计阶段无法计算分流条件下液动锤性能参数的问题,可为内分流式油气钻井用射流式液动锤的优化设计提供参考。     

一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法

为了研究位移和应力约束以及重量最小的结构拓扑优化问题,基于ICM（独立、连续、映射）方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种考虑位移和应力约束的结构拓扑优化方法．在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,为了控制拓扑设计变量的变化量,依据结构位移、应力量和其约束限,形成和引进了新的位移和应力约束限．研究了位移线性近似式和应力约束转换表达式,建立了单元删除阚值和几轮迭代循环的单元删除策略．为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,并建立了一套有效结构信息到结构最大设计域信息的映射转换方法．结合拉格朗日乘子法,改进了子循环迭代中连续拓扑变量的求解方法,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法．给出的算例验证了该方法的正确性和有效性．     

基于系统论视角的生命教育内容体系构建

针对当前内地学校生命教育内容体系缺乏系统性的现状,提出应从系统论的视角再认识并实践学校生命教育;生命教育的内容安排要遵循整体性、有序结构性、层次性、功能优化性、环境、动态发展等系统论原则。     

抛放弹弹射机构优化设计

该文应用内弹道、气体动力学和优化设计理论建立了抛放弹弹射机构的优化设计模型。针对某一类型的弹射装置，应用复合形优化方法对影响悬挂物(导弹或炸弹)的弹射性能的若干参数进行了优化设计。计算实例表明，通过优化设计得出的设计变量参数，可以使悬挂物的最大弹射加速度明显减少。该优化设计模型为改进现有型号的气动力工作性能提供了有力工具。     

阳极焙烧炉火道结构优化

对阳极焙烧炉的火道结构进行了优化模拟计算。分析了两种结构优化方案的可行性，并得出综合优化方案。研究表明，适当调整挡板的位置可以改善气流的分布。结果显示，综合优化方案对改善阳极焙烧炉的燃烧条件有着显著效果。数值模拟的方法为阳极焙烧炉结构和运行参数的优化提供了较准确、快速和经济的研究手段。     

基于HyperWorks/OptiStruct的辐射制冷支撑结构拓扑优化设计

辐射制冷器是一种通过向空间环境辐射热量而获得冷量的被动制冷装置,具有寿命长、无功耗、无干扰等突出优点,因此广泛应用于红外探测系统。辐射制冷器支撑结构的设计是总体设计中的关键。基于HyperWorks/OptiStruct平台并结合拓扑优化技术完成了辐射制冷器支撑结构的设计,最终的设计结果为结构基频95Hz,辐射制冷器中心对安装底面的频响放大倍数最大值为3.7,满足系统要求。