2019年第34卷第7期文章目次

路朗 , 辛成运 , 刘忠鑫

2019, 34(7):1.

[摘要](1269) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)

摘要:
简述了局部热平衡模型和局部非热平衡模型的基本概念，并分别对局部热平衡模型的有效性问题和局部非热平衡模型的边界条件进行了讨论，从流态、多孔介质骨架材料和研究尺度3个角度对局部非热平衡模型在多孔介质热质传递领域的应用进行了系统的总结。针对低导热系数内的局部非热平衡效应，提出了一种基于局部非热平衡模型的等效球简化法，该方法较为准确地获取了低导热系数固体和流体的温度。为多孔介质局部非热平衡模型的使用和进一步研究提供借鉴。

2 多能耦合的冷热电联供系统策略分析和优化设计

王志光 , 杨希刚 , 王玉璋 , 翁史烈

2019, 34(7):9.

[摘要](151) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](55)

摘要:
建立了光伏、光热和天然气耦合利用的冷热电联供系统，研究了系统运行策略、燃气轮机控制策略和太阳能利用策略对系统总体性能的影响规律，并综合考虑经济性、节能性、环保性的系统性能评价指标，优化了系统容量配置和运行参数。研究表明:系统在热跟随、燃气轮机变负荷运行、太阳能光伏光热一体化利用条件下总体性能最优；特定用户负荷下，系统存在最优设备容量和电制冷比，在热跟随模式下最优开关系数值比较小，避免了频繁启停。

3 新型城市低温地热冷热电联产系统热力性能分析

杨新乐 , 李奇 , 任姝 , 戴文智

2019, 34(7):15.

[摘要](762) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)

摘要:
为节约及合理利用能源，提高城市能量总能系统利用率，基于有机朗肯循环（ORC）和冷热电联产（CCHP），提出了一种新型的城市低温地热冷热电联产系统(以下简称ORC-CCHP系统)。根据热力学第一、第二定律，建立了热力学模型，编写计算机程序进行了系统的热力性能分析。结果表明：采用R245fa、LiBr溶液作为ORC-CCHP系统循环工质时，选择窄点温差较小蒸发器可获得更高〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率；增加太阳能集/蓄热系统,提高热流参数，减小换热温差，可进一步提升系统热力学性能；系统分别采用5种不同有机工质时，R236fa使系统的热力性能达到最佳，并在蒸发压力为0.62 MPa、窄点温差为0 K时，ORC-CCHP系统获得最大净输出功为1 948 kW，系统〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率为19.28%，系统〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗效率最高值为85.78%。

4 应用于分布式能源系统的设备选择和容量配置模型

周欣欣 , 刘魁星 , 刘书贤

2019, 34(7):24.

[摘要](478) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](40)

摘要:
提出了一种通用的分布式能源系统设备选择方法，建立了分布式能源系统中常用设备的数学模型，以年总费用最优为目标，利用GAMS软件对模型中的设备容量进行求解，对有无蓄能设备的分布式能源系统进行经济性分析。以天津市某办公楼为实例验证了模型及求解方法的有效性，结果表明：系统规划时考虑蓄能设备可以优化供能设备的容量配置，使系统的初投资降低9.13%；在分时电价体系下，增加蓄能设备的系统可使年总运行费用降低4%。

5 基于IABC-ANFIS的燃气轮机气路故障诊断

黄伟 , 景晓宁 , 高斌

2019, 34(7):30.

[摘要](358) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](48)

摘要:
为了提高燃气轮机故障诊断的效果，提出了一种基于自适应模糊神经网络(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System,ANFIS)和改进的人工蜂群算法(Improved artificial bee colony algorithm,IABC)的故障诊断方法：基于自适应模糊神经网络构建燃气轮机故障诊断模型。针对自适应模糊神经网络受聚类参数影响较大的问题，采用手榴弹爆炸原理改进的人工蜂群算法对这些参数进行优化。仿真结果表明，与未优化的ANFIS模型和ABC-ANFIS模型相比，IABC-ANFIS可以更稳定、准确地识别故障，为燃气轮机故障诊断提供实际参考。

6 叶片包角对低比转速离心泵固液两相非定常流动的影响

万丽佳 , 宋文武 , 李金琼

2019, 34(7):37.

[摘要](376) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](53)

摘要:
为了探索叶片包角在固液两相流下对低比转速离心泵非定常特性的影响，利用ANSYS CFX软件采用Mixture多相流模型对4种不同叶片包角离心泵的固液两相湍流进行了非定常数值模拟，分析了叶片包角对离心泵瞬时扬程、压力及压力脉动的影响。研究表明：随着叶片包角的增大，瞬时扬程会降低，并且降低速度越来越快；叶片包角每增大10°，瞬时扬程的波动时间延迟0.000 52 s。随着叶片包角的增大，叶片工作面与叶片背面的压力会降低。叶片包角每增加10°，固液两相流时离心泵的压力脉动时间均向后延迟0.007 s。不同包角下的主要脉动幅值均出现在转频处。颗粒浓度为0.02和0.05时，压力脉动最小值均出现在叶片包角值为140°时；当颗粒浓度为0.1时，脉动幅值随着叶片包角的增大而减小，叶片包角从130°增加到160°时，此时的压力脉动受到叶片包角的影响最为严重，脉动幅值减小了14.52%。因此，在高颗粒浓度下适当增加叶片包角可以改善固液两相离心泵的压力脉动。

7 转静盘腔中蒸汽/空气瞬态响应特性对比

毛莎莎 , 王锁芳 , 胡伟学

2019, 34(7):45.

[摘要](428) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](54)

摘要:
为对比蒸汽和空气在转静盘腔中的瞬态响应特性，建立了转静盘腔数值计算模型，基于用户自定义函数编程编写了非稳态边界条件，通过CFD非稳态数值模拟方法研究了进口压力以阶跃函数和斜坡函数变化时蒸汽和空气流动的瞬态响应特性。研究表明：蒸汽的瞬态响应特性明显优于空气；同一无量纲跃升幅值下，两种介质瞬态响应过程的总体趋势基本相同；当无量纲跃升幅值由1.05增至1.25时，蒸汽总温的超调量比空气平均低45.9%；斜坡时间由0.025 s增至0.16 s时，蒸汽总温的超调量比空气平均低39.4%；对于同一流动参数，蒸汽的响应时间要明显少于空气。

8 叶根变径倒角的设计与流动分析

张旭阳 , 陈榴 , 戴韧

2019, 34(7):52.

[摘要](154) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](46)

摘要:
为了研究倒角结构对流动的影响，采用数值方法对带有不同类型倒角的叶栅模型进行模拟，综合评估了各种类型倒角对于二次流结构的影响。从中优选获得较为优秀的“变径倒角结构”，并详细分析了该结构对于二次流结构的影响。结果表明：选用合适的设计参数构建变径倒角能够减小前缘位置马蹄涡强度，使马蹄涡与通道涡发展受到抑制，使出口的总压损失系数下降5.35%；变径倒角控制点位置及前缘倒角半径的选择对于流动结果有较大影响。

9 燃气轮机叶片内部直通道的肋片结构优化

龚建英 , 高铁瑜 , 马彦达 , 李真

2019, 34(7):60.

[摘要](428) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](47)

摘要:
提出了一种新型燃机透平叶片带肋直通道结构优化策略，采用ANSYS Workbench优化设计平台，应用Kriging代理模型和遗传算法对燃机叶片内宽高比为4、肋片角度为45°的带肋直通道进行了优化计算。结果表明：在带肋直通道切除部分肋片效率为负的肋片的新型结构可实现强化换热且降低流阻；优化后的肋片通道较未优化的通道，换热性能因子提升2.9%，摩擦因子比降低可达3.8%;通过寻优计算，获得了宽高比为4，肋片倾斜角度45°燃机叶片内带肋直通道最优结构参数。

10 某型燃气轮机发电机组大负荷突卸时动态特性仿真与试验研究

孙鹏 , 张善科 , 马正军 , 李舸溯

2019, 34(7):66.

[摘要](225) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](67)

摘要:
为系统研究某型20 MW级三轴燃气轮机发电机组动态特性，在热力学循环分析的基础上，建立燃气轮机发电机组的动态特性数学模型，基于MATLAB/SIMULINK仿真平台建立其动态仿真模型，针对未来舰船常用的大负荷突卸(12 MW突卸至2 MW)时的动态过程进行了仿真，对其动态仿真和试验进行了对比分析。结果表明：仿真与试验具有较好的吻合性；针对大负荷突卸过程中存在的积分饱和问题，提出采用具有抗积分饱和的控制方法，可有效降低机组稳定时间，提高机组的动态响应，为后续机组控制方法调整提供有力的技术支撑。

11 铂改性石墨烯吸附汞及其化合物的研究

兰万里 , 崔凝 , 高正阳 , 杨维结

2019, 34(7):71.

[摘要](127) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
为了研究铂改性石墨烯吸附烟气中汞及其化合物的吸附能以及吸附稳定后原子间的相互作用力，基于量子化学的理论，建立铂改性石墨烯模型，应用量子化学密度泛函PBE，使用量子化学软件ORCA计算铂改性石墨烯与烟气中的Hg、HgCl、HgCl2、HgBr和HgBr2的吸附，得到稳定的吸附构型和吸附能，并对吸附构型进行了分子中的原子理论（Atoms in Molecule，AIM）分析。研究表明：铂改性石墨烯吸附单质汞为物理吸附，吸附HgCl、HgCl2、HgBr、HgBr2为化学吸附；单质Hg、HgCl、HgCl2、HgBr2与铂改性石墨烯存在介于共享和闭壳层之间的金属键。铂改性石墨烯是一种可靠、良好的新型吸附剂材料，对工程实践具有指导意义。

12 不同燃烧气氛条件下SCR烟气脱硝性能实验研究

高正阳 , 向金茅 , 杨维结 , 范军辉

2019, 34(7):78.

[摘要](145) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)

摘要:
以淮南烟煤为例，经计算得到富氧、O2/CO2以及空气燃烧条件下的烟气成分，通过模拟不同烟气成分，在实验室活性测试平台上研究了氨氮比α、温度(表征反应速率常数k)、表观速度(表征停留时间τ) 、入口NO初始的质量浓度CNO以及烟气成分中H2O和O2对SCR催化剂脱硝性能的影响。结果表明：相同实验工况下，与空气气氛相比，富氧和O2/CO2气氛下SCR烟气脱硝效率降低了8%；不同气氛下，随氨氮比、温度的增加，脱硝效率增长，且增长速率逐渐降低；表观速度增加时，脱硝效率减小，且减小速率也逐渐减低；CNO减小时，脱硝效率仅变化了1%左右；烟气中H2O和O2也会影响脱硝性能，但均与烟气中的CO2无关。

13 脱硫废水高效气化途径的研究

闵海丽 , 袁竹林 , 杨林军 , 陆启亮

2019, 34(7):84.

[摘要](95) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](51)

摘要:
为实现脱硫废水的高效气化，采用实验与模拟相结合的方法，建立了烟道内离散液滴运动和气液两相传热传质模型，并通过脱硫废水蒸发实验验证了该模型的有效性，最终获得脱硫废水高效气化途径。结果表明：脱硫废水完全气化长度随烟速的增加先减小后增大，即存在最佳烟速可使得液滴完全气化长度最小，通过调节烟速达到最佳值可实现脱硫废水的高效气化；烟温越高最佳烟速越小，喷液量越大最佳烟速越大。在研究的参数范围内，获得最佳烟速分别与烟温和喷液量之间的定量关系式。

14 燃煤锅炉中过/再热器工质温差与积灰程度关联研究

王佳辉 , 钱虹 , 柴婷婷

2019, 34(7):91.

[摘要](154) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
为实现对燃煤锅炉无烟温测点的对流受热面积灰程度的监测，对锅炉对流受热面的传热特性及工质吸热特性进行热平衡机理分析，在热力学基础上，用相关性分析、回归分析和灰色关联分析方法对实际生产数据进行挖掘、分析，计算了对流受热面的出入口工质温差与清洁因子的灰色关联特性，建立了利用受热面进出口温差表征积灰程度的函数模型。结果表明：负荷稳定时，锅炉燃烧释放的热量也是一定的，对流受热面单位工质吸热量能反映该对流受热面的积灰程度；受热面温差与清洁因子具有极强的关联性，受热面进出口工质温差模型能很好地反映对流受热面的积灰程度。

15 大截面内保温圆形烟道的加固肋优化设计

胡信韬 , 黄绪武 , 单鲁维 , 姜聪

2019, 34(7):98.

[摘要](529) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](45)

摘要:
针对大截面内保温圆形烟道容易出现变形的特点，以某天然气长输管道压气站余热发电厂已设计的烟道为研究对象，运用有限元法进行整体建模，计算结果显示4 420×5 mm的圆形烟道顶端向下位移166 mm。为满足圆形烟道顶端向下位移量100 mm以内的需求，优化设计烟道，比较了增加加固肋规格、减小加固肋间距和增大外护板厚度3种方案，增大加固肋规格为最优方案，将烟道顶端向下位移值从166 mm降低至96 mm，且仅增加造价2.3万元。

16 联箱式分离型热管实验研究

何海霞 , 余欣 , 王文 , 叶成

2019, 34(7):103.

[摘要](135) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](53)

摘要:
联箱式分离型热管的多支管并联可能导致流量分配不均，造成部分管道干涸，降低换热效果。搭建了7根管道并联的U型联箱式分离型热管实验平台，以R134a为工质，在800~2 200 W加热功率下，分析热管高效工作的充液率上下限、最佳充液率、热管系统换热特性及管道流量分配。结果表明：热管在充液率为31%~46%时可正常工作，最佳充液率约为42%；确认了各换热支管出现的流量分配不均匀特征，最靠近入口的分支管换热性能最佳，第4~6根换热管流量分配最少、性能最差。

17 高温梯度锯齿表面液滴运动特性

张涛 , 贾志海 , 陈梦谣 , 费媛媛

2019, 34(7):110.

[摘要](669) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](55)

摘要:
利用铝片制备了不同高度、倾角由小到大连续变化的梯度锯齿表面，采用高速摄影技术对高温梯度锯齿表面自推进液滴的运动行为进行了探讨，并和常规锯齿进行了比较。结果发现：液滴可以在一定温度梯度锯齿表面发生由锯齿倾角小的方向往倾角大的方向的定向运动，并且运动的加速度和锯齿高度以及锯齿表面温度有关；随着锯齿高度的增加，液滴运动的平均加速度呈逐渐减小的趋势；而随着锯齿表面温度的增高，液滴的平均加速度则经历从减小到增大的两个阶段。

18 膜片管通道流动与换热过程的数值模拟

张玮瑜 , 杨茉

2019, 34(7):115.

[摘要](338) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](49)

摘要:
采用SIMPLE算法模拟膜片管通道中的流动与换热，分析流场中出现的非线性现象以及不同管束排列方式对换热的影响。物理模型长度为185.6 mm，高度为92.8 mm，圆管直径为32 mm。烟气入口温度为400 K，上下两侧固体壁面温度为300 K。假设流动与换热进入充分发展阶段，雷诺数（Re）的取值范围是3 000~25 000，通入不同流速的烟气与两侧的壁面进行换热。结果表明：采用雷诺应力模型（RSM）所得的努塞尔数（Nu）与实验关联式结果最吻合，而且相对误差在5%~17%间；采用直接模拟（DNS）模拟时，稳态到非稳态的临界Re是100；在同一Re时，随着管间距减小，Nu是逐渐增加的，当Re取为25 000，管束水平间距和竖直间距均取为43.2 mm时，通道换热能力达到最大且相应的Nu是195.23。

19 计入齿面摩擦的封闭行星轮系均载特性研究

周金阳 , 朱振荣 , 徐巍 , 仇实

2019, 34(7):122.

[摘要](125) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](48)

摘要:
封闭行星轮系结构复杂，载荷的均匀分配对于提高系统的传动质量及使用寿命具有重要意义，齿面摩擦对封闭行星轮系均载特性有重要的影响。以人字齿封闭行星轮系为研究对象，以基于弹流润滑理论的摩擦系数模型为基础，考虑人字齿轮两端斜齿轮扭转振动的相互影响，建立了考虑齿面摩擦的人字齿纯扭转动力学模型。分析考虑齿面摩擦(EHL)和不考虑齿面摩擦情况下封闭行星轮系振动位移响应及输入转速、输入功率和摩擦系数变化对均载特性的影响。结果表明：系统均载系数随着输入转速的增加而增加，随着输入功率的增加而减小，随着摩擦系数的增加有微幅的增加。

20 高弹橡胶联轴器对变频风机轴系扭振特性影响研究

王瑜祥 , 路鹏 , 梁超 , 杨建刚

2019, 34(7):128.

[摘要](114) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](44)

摘要:
以某台1 000 MW超超临界机组的轴流式引风机为例，在MATLAB/SIMULINK环境下建立了矢量变频模式运行的轴系机电耦合模型。分析了高弹橡胶联轴器对于轴系扭矩脉动幅值与频谱特性的影响，并进行了联轴器更换前后的扭矩现场测试。结果表明：高弹橡胶联轴器能够降低风机变频运行时的轴系扭矩脉动幅值，减少轴系扭振对于设备的危害。

21 风力发电液力机械调速装置系统动态特性研究

苏华山 , 陈勇 , 蒋明 , 郭保鑫

2019, 34(7):134.

[摘要](257) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](50)

摘要:
为实现2 MW风电机组的高效传动，通过实验方法测得导叶可调式双涡轮液力变矩器输出特性曲线，计算得到不同开度下涡轮力矩与涡轮转速的三次项系数关系式，推导风力发电液力调速系统行星轮系的数学模型，设计了模糊自整定PID控制器的控制系统,并对风电机组进行了动态仿真和实验对比研究。结果表明：数值计算功率数值均大于实验值，风速小于5 m/s时绝对误差较小，风速大于5 m/s时进入正常发电工况，最大误差为7%。

22 前缘改形对翼型气动噪声特性影响

詹枞州 , 叶舟 , 李春 , 韩彦军

2019, 34(7):142.

[摘要](160) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
为得到高气动性能、低噪声的风力机专用翼型，基于参数化建模翼型，研究前缘外形对风力机翼型气动性能及气动噪声的影响规律。通过分离涡模拟方法和声学类比方程建立噪声预测方法。针对非对称翼型S809通过样条函数参数化处理前缘改形进行气动噪声计算。结果表明：翼型压力面前缘加厚，对翼型升阻力系数无明显影响，但大攻角时翼型周围压力分布均匀，流动相对稳定，且气动噪声声压级低于原始翼型，随压力面厚度增加气动噪声越大；吸力面加厚使得翼型升力系数增大，阻力系数减小，能抑制翼型失速时尾缘涡与前缘涡的生成，变形量越大气动噪声越小；翼型前缘上弯，翼型在失速区升力系数减小，阻力系数增大，流动越加不稳定，声压级随着攻角的增加呈递增趋势；翼型前缘下弯，翼型处于失速区升力系数增大，阻力系数减小，能抑制流动分离，未生成前缘涡和尾缘涡，当前缘下弯不变时，随加厚厚度增加翼型声压级呈减小趋势，且前缘下弯翼型声压级小于前缘上弯。

23 钠冷堆非能动余热排出系统建模研究

王严冬 , 陈永东 , 吴晓红 , 于改革

2019, 34(7):152.

[摘要](100) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](53)

摘要:
非能动余热排出系统是核电站堆芯安全性的重要保障，为优化钠冷堆余热排出系统的热工设计方法，明确环境温度及空气冷却器结构变化对余热排出系统的影响。在考虑拔风烟囱自然循环影响的情况下建立完整的钠冷堆非能动传热模型，得到通用的余热排出系统通风量方程，并基于流动平衡和能量平衡对一定设计传热量的余热排出系统进行流程优化并分析环境温度、烟囱高度及翅高变化对系统热力参数的影响规律。结果显示，系统的总驱动压和总传热系数随着环境温度升高逐渐减小，且环境温度对驱动压力的影响更为明显；拔风烟囱高度增加，系统总驱动压和总传热系数均增大，且增大趋势不断变缓，存在设计最优值；翅片管翅片高度减小，系统总传热系数及单位压降传热系数大幅增加，对系统的传热性能影响明显。

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