2018年第33卷第2期文章目次

何子伟 , 罗马吉 , 涂正凯

2018, 33(2):1-6.

[摘要](796) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)

摘要:
压缩空气储能是解决当前我国遇到的环境问题和能源问题的重要方式之一，其未来的发展方向至关重要。本文综述了不同压缩空气储能系统，通过能量循环效率公式分析了各系统的效率，简要介绍了等温压缩空气实现技术，并结合我国新能源利用率低的现状，提出了一种耦合可再生能源的等温压缩空气储能系统，该系统可作为未来我国压缩空气储能系统可持续的、清洁环保的发展方向。

2 低气压下平直翅片管换热器空气侧刘易斯因子的实验研究

刘旗 , 柳建华 , 徐小进 , 张良

2018, 33(2):7-14.

[摘要](420) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
在高空低气压环境模拟舱内对平直翅片管换热器的传热传质特性进行了实验，研究了不同环境压力下刘易斯因子的变化规律和影响因素，并引入了压力修正因子用来预测不同环境压力下的刘易斯因子。实验结果表明：当环境压力从101.3 kPa下降到40 kPa，刘易斯因子变化显著，最大降幅为22.2%，最大增幅为53.7%；当换热器翅片表面为部分湿工况时，入口空气含湿量对刘易斯因子影响较大，全湿工况下入口空气含湿量影响不明显；随环境压力的下降，翅片表面发生部分湿工况到全湿工况的转变，转变前刘易斯因子随环境压力下降而减小，转变后刘易斯因子随环境压力的下降而增大；引入压力修正因子后关联式能较好地预测不同环境压力下刘易斯因子，关联式和99%实验数据点的相对误差在±20%以内。

3 微纳米疏水结构表面纳米流体的动态行为

张志韬 , 贾志海

2018, 33(2):15-19.

[摘要](443) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](49)

摘要:
以荷叶作为二级微纳米结构表面，对纳米流体在荷叶表面上的动态行为特性进行了研究。通过控制垂直振动台施加能量，驱动液滴在微纳米结构表面运动。由高速摄影捕捉图片，发现在液滴受迫振动过程中，在一定的振动频率（30~90 Hz）和振动幅值（0.2~2.0 mm）下，液滴会从微纳米结构表面跃起而脱离，即液滴在微纳米结构表面运动过程中，液滴的浸润状态发生了向Cassie（液滴悬浮在表面微结构上）状态的转变。此外，由于施加的外界振动频率不同，液滴的振动模式阶数j出现j=3/2向j=2的转变。结合实验以及液滴固有频率模型，发现振动液滴在共振频率（40 Hz）时发生脱离所需能量最小（0.39 mm）。通过对液滴三相接触线进行力学分析，得到了液滴在共振时发生浸润状态转变的力学特征。

4 静止液体中浸没垂直导管口气泡形成实验

姚禹歌 , 顾君苹 , 吕俊复

2018, 33(2):20-24.

[摘要](872) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)

摘要:
利用高速摄像技术研究气流通过浸没垂直导管口在液体中形成气泡的机理及其行为规律，分析导管内径、气体流量、导管口浸没深度和导管外径对气泡脱离直径的影响。结果表明：在导管内径分别为7、10和14 mm，气体流量在0~450 mL/s的条件下，气泡脱离直径随导管内径和气体流量的增加而增大；在浸没深度为0.05~1 m的条件下，导管口浸没深度对气泡脱离直径的影响很小可以忽略；当气体流量在100 mL/s以上，导管内径为10 mm、导管外径为14~26 mm时，随着导管外径的增加，气泡脱离直径减小。

5 耦合吸收式热泵机组变工况分析

郭中旭 , 戈志华 , 赵世飞 , 杨志平

2018, 33(2):25-32.

[摘要](502) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
以某2×350 MW抽凝机组为研究对象，利用Ebsilon软件搭建耦合吸收式热泵的供热机组模型，对耦合吸收式热泵后的供热机组进行变工况分析，给出了在热泵各个部件的传热系数和传热面积不变的条件下，热泵的出水温度、热泵制热系数COP、机组发电标准煤耗率和发电量随供热负荷的变化情况。研究表明：耦合吸收式热泵机组的出水温度随热负荷增大而升高，COP值随热负荷增大而降低，机组抽汽量随热负荷的增大而增加，且在相同热负荷下，与常规供热机组相比其总发电量提高2.9%左右，平均发电标准煤耗率降低2.7%左右。

6 基于ECAH模型反演的气固两相流固相浓度测量方法

潘晗 , 王培红

2018, 33(2):33-38.

[摘要](974) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
基于长波区简化ECAH模型对超声波在两相流中的传播进行数值模拟，对数值模拟结果进行拟合并整理出便于计算固相浓度的反演模型。设计了超声波垂直落粉试验台和超声波测量系统，以均匀粒径玻璃珠作为试验样品，在125和200 kHz的超声波频率下进行固相浓度测量实验。结果表明：该方法对不同粒径的玻璃珠有着较好的区分度，浓度测量值与标称值接近，测量误差小于15%，该方法可用于实时测量系统。

7 热泵系统中的多机组运行负荷配比优化研究

金海魁 , 刘青荣 , 沈戈 , 王健

2018, 33(2):39-45.

[摘要](374) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
基于某建筑的全年逐时能耗模拟数据，通过MATLAB软件的非线性结构优化功能对热泵系统中多台机组的运行负荷配比方案进行优化，提出最优的机组运行负荷配比方案。研究表明：在逐时负荷大于单台或多台机组装机容量时，随着逐时负荷增加到运行机组总装机容量的70%左右时，各台机组运行负荷占各机组额定容量的百分比趋于相同；热泵系统采用最少台数的机组运行可有效提高系统的运行性能。根据部分负荷下机组负荷配比原则，给出机组在不同日负荷特性曲线下的运行方案。

8 船舶涡轮高速轴系动力学特性试验

徐巍 , 韦俊 , 康磊 , 王冠洲

2018, 33(2):46-52.

[摘要](424) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
针对某船舶高速轴系，为获得其临界转速及振动响应特征，建立了涡轮转子-传动轴-太阳轮转子试验台。首先，对大悬臂涡轮转子-轴承系统进行多次升降速试验，通过调整非驱动悬臂端模拟联轴器的的不平衡量(0、2、4、6、8和10 g)以及联轴器圆盘的质量(2.89、4.00和5.0 kg)，分别获得了不平衡量及不同等效质量对涡轮转子临界转速及振动响应的影响；然后，对整个涡轮转子-传动轴-太阳轮转子轴系，通过调整不平衡量(0～10 g)得到整个轴系的临界转速、涡轮转子和太阳轮转子两侧的不平衡响应特征。研究表明：大悬臂转子-轴承系统在过一阶临界转速(2 685 r/min)及工作转速(4 200 r/min)下，随着不平衡量的增加，各测点的基频振动幅值均有所增加；随着联轴器等效质量增大(0～5.83 kg)，轴系的临界转速从2 690 r/min降低至2 680 r/min；对整个轴系，随着不平衡量的增加轴系在工作转速时涡轮转子基频振动幅值显著增大，但太阳轮转子的基频振动基本无变化。

9 混合叶片吸力面径向槽对燃烧室性能影响的数值研究

王力军 , 周辉 , 江金涛 , 贾译钧

2018, 33(2):53-60.

[摘要](368) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)

摘要:
为了分析混合叶片吸力面上的径向槽对超紧凑燃烧室性能的影响，基于Wilson混合叶片的试验，设计了6种不同二次气流量的工况，利用FLUENT软件的Realizable k-ε湍流模型、混合分数/概率密度函数(PDF)燃烧模型、离散坐标(DO)辐射模型和离散相模型对燃烧室的流动及燃烧进行数值模拟。结果表明：随着二次气流量的增加，燃烧环内压力和离心力逐渐增大；二次气流量的变化对燃烧效率影响较小，对出口燃气温度分布系数、压力损失和出口污染物排放量影响较大；叶片径向槽起到了迁移环内燃烧产物和进一步掺混燃油和空气的重要作用，改善了出口燃气径向平均温度分布，提高了出口燃气温度场品质。

10 导流板抽吸对扇形叶栅实验件流场的周期性影响

罗金汉 , 孙鹏 , 傅文广 , 钟兢军

2018, 33(2):61-68.

[摘要](370) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)

摘要:
为保证导叶-静叶结构的扇形叶栅实验顺利开展，针对已有扇形叶栅实验件，设计了两种导流板抽吸方案：两侧导流板流道转接的位置设置抽吸缝和在前一方案的基础上增加左侧抽吸缝的抽吸量、同时不在右侧设抽吸缝。两种方案中都于导叶与静叶转接位置开设矩形抽吸缝，宽度均为2 mm。对不同方案的实验件流场进行数值模拟，通过对比分析导叶及静叶栅出口气动参数和流场结构，确定了能够大幅提高实验件流场分布周向均匀性的导流板抽吸和结构改进方案。研究表明：导流板结构改进和设置抽吸缝都可以在一定程度上改善流场的周期性；导流板抽吸缝开设在气流分离区，可减小分离强度范围，改善实验件整体周期性；第2种方案可大幅提高实验件流场分布的周向均匀性，使可测量流道数增加到7个。

11 叶轮相位交错对多级离心泵非定常外特性的影响

符杰 , 金永鑫 , 宋文武 , 石建伟

2018, 33(2):69-78.

[摘要](398) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
以6级离心泵为模型，设计了同轴布置的6级叶轮相位不交错（方案A）、交错一个流道相位的1/2（方案B）、交错一个流道的1/(Z-1)(Z为叶轮叶片数，方案C)、交错一个导叶流道的1/(Z1-1)(Z1为导叶数，方案D)的4种方案，在UG软件中完成三维模型建立，采用标准k-ε湍流模型，利用ANSYS-CFX软件进行了三维全流场的非定常计算。研究表明：不同方案的外特性虽然相差不大，但叶轮相位交错改变了叶轮之间的相对位置关系，使外特性的相位同步发生时序性变化；在0.6Qd、1.0Qd工况下方案B的内部激励叠加效果优于方案A；在1.4Qd工况下内部激励强度在减弱，叶轮相位交错影响了该工况下扬程波动的主频；在设计工况下效率的波动幅值最大，在偏设计工况条件下方案B、方案C的效率相对比较稳定；同时，3个计算工况条件下方案B、方案C的轴功率波动幅值比较稳定，而在大流量工况下方案B的非定常轴功率最稳定。

12 600 MW电站锅炉中印尼褐煤掺烧试验及数值模拟

苏攀 , 张健 , 曹瑞杰 , 韩静

2018, 33(2):79-86.

[摘要](388) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
为减少锅炉掺烧印尼褐煤发生的燃烧及制粉系统问题，提高锅炉掺烧印尼褐煤安全运行水平，在某600 MW四角切向燃烧的电站锅炉中，通过现场试验与数值模拟的两种方法，选取锅炉运行的各种典型工况，研究了印尼褐煤投运方式、掺烧比例对燃烧的影响，同时分析了磨煤机研磨褐煤时对其性能参数的影响。研究表明：相比下部燃烧器投运印尼褐煤，采用中部或上部燃烧器投运褐煤方式时，炉顶烟气温度更接近锅炉设计运行工况；相比印尼褐煤30%、70%掺烧比例，50%掺烧比例更有利于燃烧器区域燃料燃烧的稳定性；磨煤机研磨褐煤时，在风煤比例为2.3~3.0时，可控制一次风温度大于55 ℃，磨煤机运行安全稳定。

13 循环流化床锅炉风烟系统的多模态建模与时序分析

房方 , 陈丽雪 , 李昭

2018, 33(2):87-95.

[摘要](343) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)

摘要:
由于循环流化床锅炉结构复杂、运行模态多变，为对其动静态特性进行准确描述和有效分析，提出一种基于组件的风烟系统多模态建模与时序分析方法：首先，根据模态切换过程中各相关设备和物理量之间的关联关系，建立系统的模态感知模型；然后，通过从系统点火准备至点火完成中多模态切换过程的时间统计，实现关键设备及参数的时序分析。以宁夏宁东330 MW循环流化床锅炉机组为例，采用该方法对引风机启动过程中的故障进行了模拟与诊断，诊断结果证明了所提方法的适用性和有效性。

14 采用局部非热平衡模型对石灰窑温度场的模拟及优化分析

刘国辉 , 崔国民 , 马尚策 , 韩娜

2018, 33(2):96-105.

[摘要](1099) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)

摘要:
以某300 t/d气烧石灰环形竖窑为研究对象，为获得其最佳运行工况并解决窑中煅烧温度分布不均匀的问题，采用数值模拟方法进行研究。将石灰石视为多孔介质、采用自定义标量方程(UDS）编译局部非热平衡模型、窑体中碳酸钙分解反应以源项的形式通过自定义函数(UDF)添加到整个反应过程中，获得的窑体中排烟和出料的模拟平均温度与实测值误差很小（＜15%），且石灰石固体和烟气的两相温度三带分布图符合实际煅烧过程的温度分布，验证了模拟计算的合理性；在此基础上，对燃料流量、助燃风流量和冷却风流量3参数进行单参数分别分析和正交试验分析。研究表明：燃料流量和冷却风流量对窑体温度场影响较强，而助燃风流量的影响较弱；石灰窑的最佳运行工况为燃料流量、助燃风流量和冷却风流量分别取0.152 4、0.106 7和0.174 6 kg/s。

15 高频焊接与激光焊接翅片管传热性能对比试验

侯庆亚 , 欧阳新萍

2018, 33(2):106-110.

[摘要](356) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)

摘要:
对高频焊接与激光焊接翅片管的传热性能进行对比试验，得到了两个试件在不同管外空气流速下的传热数据，运用直接分离法将管外空气侧对流换热系数从总的传热系数中分离，获取管外空气侧换热系数，再通过拟合方法获得管外空气侧换热关联式。研究表明：激光焊接翅片管的传热性能优于高频焊接翅片管，当空气流速为3 m/s时，激光焊接翅片管的管外空气换热系数比同翅片尺寸的高频焊接翅片管的管外换热系数约高9%。

16 磁纳米流体热管太阳能集热装置换热性能试验

张云峰 , 夏寻 , 罗嵩容 , 李涛 , 王广 , 沈昕 , 竺晓程 , 杜朝辉

2018, 33(2):117-123.

[摘要](388) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](71)

摘要:
设计了一套换热系统试验台，分别把磁纳米流体和水作为热管的工质，对玻璃真空管内插热管式太阳能集热器进行对比试验，分析两种集热器处于不同倾角、不同天气条件、不同总辐射量下的光热转换瞬时效率及日平均效率。此外，比较了玻璃真空集热器和热管内插式集热器的平均热损失系数。研究表明：内插热管式集热器的平均热损失系数约为全玻璃真空管集热器的2.32%，远小于全玻璃真空集热管，且工质为纳米流体的热管式玻璃真空管太阳能集热器的热损失系数比水工质热管真空集热管更低，其瞬时效率及日平均效率更高，运行更加高效、安全、稳定。

17 基于土基-结构耦合作用的风力机塔架地震时频特性分析

刘中胜 , 李春 , 杨阳 , 邹锦华

2018, 33(2):129-136.

[摘要](430) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
为研究不同土质时地震载荷对大型风力机结构动力学响应的影响，基于Wolf方法建立风力机基础平台与土体的耦合模型，通过FAST软件仿真WindPACT 1.5 MW风力机在不同土质和不同地震强度时塔架的动力学响应。通过分析不同工况下风力机的结构动力学响应，发现地震载荷对塔顶位移和塔基弯矩的影响不可忽略，尤其是塔顶侧向位移和塔基俯仰力矩。在九级设防烈度地震作用下，相比无地震工况，软土、硬黏土和岩土地质风力机塔顶侧向位移分别增大925%、785%和771%。且由于软土阻尼最小，能量耗散小，所以地震后塔架响应降低的速率最慢。

18 CPR1000堆型机组主蒸汽压力持续降低的原因及影响

王世勇 , 姜成仁 , 胡友情 , 徐乔

2018, 33(2):137-141.

[摘要](382) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](47)

摘要:
CPR1000堆型机组运行1~3 a出现了主蒸汽压力持续降低现象，与大亚湾M310堆型机组投运初期主蒸汽压力上升或维持现象不同。从核岛蒸汽发生器热力性能、核岛热功率变化、汽轮机热力性能等方面，分析引起主蒸汽压力降低的潜在原因。通过收集某在役核电机组运行数据，分析主蒸汽压力持续降低对热力系统与设备、再热系统及机组功率的影响。经分析，CPR1000堆型机组主汽压力持续降低的主要原因是蒸汽发生器热力性能降低，主蒸汽压力在一定范围内降低对常规岛二回路热力系统及设备、机组功率基本没有影响，若超过规定范围，会影响汽轮机的安全运行。

19 炉内传热对旋流燃烧锅炉汽包水位偏差的影响

李金晶 , 赵振宁 , 张清峰 , 刘成永

2018, 33(2):142-147.

[摘要](381) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](50)

摘要:
针对一台大容量对冲旋流燃烧锅炉汽包水位偏差过大导致水位无法投自动的问题，从蒸发系统质量平衡的角度揭示了汽包水位偏差的原因是炉内传热的不均衡，并从燃烧和灰污状况的偏差两个方面讨论了炉内传热偏差与汽包水位偏差间的关系。实炉试验表明：调平同层燃烧器和燃尽风喷口一、二次风量，可有效控制汽包水位偏差；在保证进风量测点准确的前提下，应以两侧进风量相等作为进风门调节的依据；相比于前后墙吹灰，侧墙吹灰时更应注意对汽包水位偏差的影响。

20 600 MW级超临界机组通流改造方案比较

徐星

2018, 33(2):148-152.

[摘要](317) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
分析了目前国内超临界600 MW级汽轮机存在的主要问题，论述了超临界汽轮机通流改造在进排汽、本体结构、密封技术、中低负荷提效优化方面的技术特点，比较了主要改造厂家改造效果，给出了600 MW超临界汽轮机通流改造的原则和改造范围以及通流改造在设计边界条件、保证热耗率选取等方面应注意的问题，为发电企业实施600 MW级超临界汽轮机通流改造工作提供参考。

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