2021年第36卷第5期文章目次

2021, 36(5):1.

[摘要](158) [HTML](0) [PDF 2.18 M](385)

摘要:
针对传统吸收式冷热电联供循环存在制冷量和制冷效率低等缺陷，提出了一种新型低品位热驱动CO2\[emim\]\[Tf2N\]喷射-吸收冷热电联供循环。通过构建新型喷射-吸收冷热电联供循环理论模型及理论模拟计算，分析新循环的关键性参数对其性能的影响。结果表明：提高循环冷却水进口温度及冷冻水进口温度均可有效提高循环性能，冷却水进口温度在32~38 ℃范围内变化时，系统性能系数（COP）由0.148升至0.255，ηthm由43%升至53%，ηexg由44.3%升至46.3%；冷冻水进口温度在13~18 ℃范围内变化时，COP、ηthm和ηexg均呈上升趋势。提高膨胀机进口温度有利于ηthm、ηexg的提升，不利于COP的提升；膨胀机进口温度在180~210 ℃范围内变化时，ηthm由37%升至42%，ηexg由38.5%升至44.7%，COP由0.175降至0.13。在模拟工况下，传统吸收式冷热电联供循环中加入喷射器有利于提升循环性能，其随着冷冻水进口温度的升高而提升。

2 并列式扇贝阻尼密封动力特性影响因素研究

尹露，张万福，田昊洋，李春

2021, 36(5):7.

[摘要](625) [HTML](0) [PDF 3.59 M](420)

摘要:
建立并列式扇贝阻尼密封三维数值分析模型，采用计算流体力学(CFD)方法，并基于动网格技术及多频椭圆涡动轨迹的密封动力特性求解方法研究进口压力、预旋比及转速对并列式扇贝阻尼密封动静特性的影响。结果表明：并列式扇贝阻尼密封的直接刚度随进口压力的减小、转速的增加而升高；在不同预旋比下，直接刚度均为负，不利于密封系统静态稳定。并列式扇贝阻尼密封有效阻尼随进口压力的增加、预旋比及转速的减小而增大，使密封系统更稳定；进口压力对有效阻尼影响较显著，进口压力pin=0.505 MPa时的有效阻尼相较于pin=0.303 MPa工况下最高提升了约83%。并列式扇贝阻尼密封的泄漏量随进口压力的减小而显著降低，预旋会降低密封泄漏量，转速对密封泄漏量影响较低。

3 不同压水室的圆盘泵非定常特性及内部流动机理研究

王川，张渤晗，裴迎举，王东波

2021, 36(5):17.

[摘要](576) [HTML](0) [PDF 2.30 M](367)

摘要:
针对圆盘泵的非连续叶片特殊叶轮结构，压水室的匹配设计对其整体水力特性提升具有重要意义。基于现场试验和CFX仿真分析结果，验证了湍流模型非定常仿真的可靠性。依据压水室结构参数理论分析结果，选取6种不同过流断面面积的压水室进行数值模拟和多维度内部流场分析，结果表明：随着过流断面面积的增加，6种不同压水室方案的叶轮中心呈现低压区，压力沿径向先增加后减小最后趋于相对稳定；高压区呈中心对称分布，主要位于叶轮和压水室交界并靠近叶轮出口一侧处，最大压力区域出现在压水室出口的近端位置；压水室过流面积越小，叶轮出口处漩涡越为明显，漩涡沿圆周扩散严重，随着压水室过流面积的增加，漩涡明显减弱，过流面积过大，漩涡明显加强。

4 厘米级涡喷发动机热力性能试验研究

刘智刚，杨晓军

2021, 36(5):23.

[摘要](45) [HTML](0) [PDF 2.52 M](370)

摘要:
为分析微型涡喷发动机核心机部件工作特性和整机热力性能，在发动机主要站位布置了温度和压强传感器，通过稳态试车试验测量工质热力状态参数，结合转速、流量等工作性能参数分别开展部件及整机热力性能计算。研究表明，燃烧室传热造成压气机效率下降，而散热损失和排气离速损失是影响微型涡喷发动机整机热效率的主要因素。在紧凑型涡喷发动机中，直流式燃烧室对涡轮工作有不利影响，进行优化设计时应予以重点考虑。

5 基于动力特性相似的轴承承载能力试验方案设计

蔡文方，刘淑莲，应光耀，李卫军

2021, 36(5):30.

[摘要](57) [HTML](0) [PDF 1.36 M](358)

摘要:
提出了一种轴承动力特性试验的试验方法，轴承用真轴承，转子采用模拟转子。计算模拟转子的一阶弯曲临界转速，使其与真实转子转速相同，同时保证轴承的工作转速、静载荷与实际工况完全一致。基于动力相似计算分析基础，提出了滑动轴承性能测试的试验方案设计，给出了滑动轴承性能测试的试验装置。

6 不同开槽方式的椭圆瓦轴承润滑性能对比研究

刘益平，王晓红，常山，裴世源

2021, 36(5):34.

[摘要](366) [HTML](0) [PDF 2.13 M](382)

摘要:
为解决某电厂开槽椭圆瓦轴承在运行过程中存在温度过高的问题，考虑紊流、质量守恒边界等效应建立了轴承的热流体动力学润滑分析模型，采用有限元法求解了轴承性能，对比得出了四种不同开槽方式的椭圆瓦轴承对润滑性能(膜厚、膜压、膜温、功耗和流量等)的影响规律。结果表明：相对于上下瓦均不开槽（光滑表面）轴承，下瓦开中心槽导致油膜承载面积减小，油膜厚度大幅降低，油膜压力和油膜温度均显著升高；上瓦开槽对轴承性能影响较小，整体上降低了摩擦功耗，但略微增加油膜温度。

7 船用燃气轮机压气机多级可调静叶优化匹配方法研究

孙鹏，张君鑫，张善科，王志涛

2021, 36(5):40.

[摘要](445) [HTML](0) [PDF 3.28 M](424)

摘要:
作为防止燃气轮机喘振的有效手段之一，可调静叶技术的应用能够提升压气机在非设计工况下的效率和运行范围，从而提高燃气轮机变工况下的经济性和稳定性。以某型船用三轴燃气轮机为研究对象，建立压气机一维性能分析模型与燃气轮机零维仿真模型耦合的变维度燃气轮机仿真模型，以经济性和稳定性为优化目标，通过多目标遗传算法对低压压气机多级可调静叶进行优化匹配。结果表明：优化后的可调静叶方案能提高压气机的喘振裕度并降低耗油率；静叶处于不同优化角度方案时，不同工况下压比-流量共同工作线上压比最高提升2.17%，效率-流量共同工作线上效率最高提升4.34%，折合转速提高3%~4%。

8 重型燃气轮机高温部件试验全场主流空气系统仿真分析

默静飞，邹鹏飞，胡龙兵

2021, 36(5):49.

[摘要](42) [HTML](0) [PDF 2.06 M](458)

摘要:
为保证重型燃气轮机高温部件全场主流空气系统调节的全面性和灵活性，基于仿真技术实现了对燃气轮机高温部件试验设施空气系统的调节过程计算，得到了试验段与气源侧流量、压力和温度等状态参数的变化曲线，分析了气源温度、阀门开度及连锁控制对试验运行的影响，并确定了运行控制应对方案。结果表明：试验设施进气系统和排气系统并联的方案可以将试验段流量和压力的调节进行解耦；进气系统和排气系统对应配置的并联阀组与背压阀组可以通过联锁控制确保气源压缩机组和试验段的稳定运行。

9 舰船齿轮传动轴模拟试验件设计方法研究

杨子龙，张朵，何新党，董思辰

2021, 36(5):55.

[摘要](40) [HTML](0) [PDF 2.08 M](400)

摘要:
在实际的试验实施过程中，受到试验场地、试验成本以及试验载荷等条件的制约，大型重载传动装置试验实施难度极大。为了简化试验条件并降低试验成本，以大型重载传动装置的齿轮轴为研究对象，基于相似理论中的量纲分析法推导出齿轮轴最大应力和变形的相似准则。采用KISSsoft和ABAQUS仿真软件对其物理性能的等效性进行了验证。分析结果表明：将模型尺寸按照1.5∶〖KG-2mm〗1的比例缩小时，缩比后的模型应力集中部位和最大应力与原模型一致、最大变形缩小1.5倍的相似准则为：原模型所受集中力缩小1.52，扭矩和弯矩缩小1.53

10 纳米流体稳定性及其导热性能研究

孙恩博，陈今茂，熊春华，郑群

2021, 36(5):61.

[摘要](44) [HTML](0) [PDF 1.96 M](369)

摘要:
为了探究影响纳米流体稳定性和导热系数的因素，采用一步法和两步法分别制备了SiO2-EG/DW(50∶〖KG-2mm〗50)纳米流体和SiO2-EG纳米流体，探讨团聚体等效直径对纳米流体稳定性的影响。基于瞬态热线法的原理，测量一步法纳米流体的导热系数，分析温度和纳米颗粒质量分数对其导热系数的影响。结果表明：相比一步法制备的纳米流体，两步法纳米流体内团聚体的沉降速度增加了103倍，团聚体等效直径对纳米流体稳定性具有关键性的影响。纳米流体导热系数与温度和纳米颗粒质量分数呈线性正相关，纳米流体质量分数为15%时，80 ℃的样品导热系数相比40 ℃时提高了5.2%；60 ℃时，质量分数6%的纳米流体导热系数相比基液提高了6.4%;质量分数增加到15%时，导热系数相比基液提高了15.8%。

11 基于PSRLSTM的机组负荷短期预测研究

王欣然，冯磊华，杨锋，候孟超

2021, 36(5):66.

[摘要](680) [HTML](0) [PDF 2.52 M](344)

摘要:
为了提高机组负荷短期预测精度，针对其非线性、时序性特点，以某660 MW机组为研究对象，提出一种基于相空间重构(PSR)和长短期记忆网络(LSTM)的负荷预测模型PSRLSTM。利用归一化函数（mapminmax）将原始机组负荷数据归一化处理后，选用C-C法与小数据量法证明历史负荷数据具有混沌特性并进行负荷时序重构；将重构后的每一维特征向量作为时间步输入建立的LSTM模型训练进行短期预测。研究表明：PSRLSTM预测模型在12 h与在5 min内的平均绝对百分比误差分别为1.38%和0.39%，均方根误差分别为6.38和1.83；相较于标准LSTM模型以及传统自回归滑动平均模型(ARMA)，PSRLSTM模型误差较低并具有更高的预测精度。

12 基于Stacking算法集成模型的电厂NOx排放预测

李阳，黄伟，席建忠

2021, 36(5):73.

[摘要](328) [HTML](0) [PDF 2.98 M](404)

摘要:
提出一种基于Stacking算法集成模型的NO〖HT5”〗x排放预测方法。考虑不同算法的训练机理和观测角度，将门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)、XGBoost(eXtreme gradient boosting)和随机森林(random forest,RF)等多个学习能力强、差异度大的模型进行融合，得到一个具有两层结构的集成模型，通过弹性网(elastic network,EN)克服DCS采集的数据集内存在的共线性和群组效应，然后构造特征变量作为集成模型的输入。以某电厂的历史运行数据进行测试，结果表明Stacking集成模型的预测均方误差为6.945 mg/m3，相比单模型降低了13.350%~52.186%，根据其准确的预测结果可以更好的调整设备运行参数，保证排放的污染物浓度控制在合适的范围内。

13 采用喷水降温螺杆压缩机的水蒸气热泵性能研究

梁政，申江，魏国东，周成君

2021, 36(5):82.

[摘要](79) [HTML](0) [PDF 2.85 M](358)

摘要:
为拓宽水蒸气热泵在余热回收中的工作温区，降低水蒸气压缩机的排气温度，对采用喷水降温螺杆压缩机的水蒸气热泵系统及其主要部件建立热力学模型，研究了螺杆压缩机喷水温度，及最佳喷水温度下蒸发温度、冷凝温度对系统性能的影响。结果表明：喷水可以有效降低压缩机排气温度，喷水温度在73~87 ℃之间可保证压缩机运行在报警温度之下；压缩机耗功和冷凝器放热量随喷水温度的升高先增加后降低，在喷水温度为80 ℃时系统性能系数（EER）最佳；最佳喷水温度下，蒸发温度提高，蒸发器吸热量、压缩机耗功、冷凝器放热量及EER增大，压缩机压比降低；冷凝温度提高，压缩机耗功、压比增大，冷凝器放热量和EER降低。

14 基于AMESet的湿态换热器模型的二次开发

肖威，刘卫，苟睿睿

2021, 36(5):90.

[摘要](504) [HTML](0) [PDF 1.98 M](404)

摘要:
为了在AMESim中对湿态空气循环进行工程计算，在AMESet中使用析湿系数法编写了湿态换热器模型。对某换热器设计5种实验工况：热边/冷边的流量、压力和进口温度分别动态稳定在2 200 kg/h，2 100 kg/h，1.16 MPa，0.13 MPa，81.5 ℃，-17.5 ℃，冷边绝对湿度8 g/kg，热边绝对湿度分别为22 g/kg、20 g/kg、18 g/kg、14 g/kg和10 g/kg。测得热、冷边出口温度以及温差效率，并使用湿态换热器模型计算温差效率。研究表明：湿态换热器模型的温差效率误差在4%以内，相对误差在10%以内，满足工程需求；热边绝对湿度从1 g/kg增加到30 g/kg，计算的温差效率下降缓慢，在翅片形成液膜后温差效率下降迅速，符合实际情况。

15 羧酸钠对五彩湾煤热解及煤焦热反应性的影响

杨昌敏，洪迪昆，郭欣

2021, 36(5):96.

[摘要](44) [HTML](0) [PDF 2.94 M](370)

摘要:
针对准东煤中高含量有机钠对煤热解燃烧会产生不利影响的问题，通过向酸洗脱除碱金属后的五彩湾煤定向加载羧酸钠的方法，对比分析加钠煤和再次脱钠二次酸洗煤的热重曲线、气体产物及不同温度热解焦在低温下的热反应性，研究羧酸钠对五彩湾煤热解和焦反应活性的影响。结果表明：羧酸钠会显著促进五彩湾煤热解挥发分的释放及煤羧基官能团的热分解，在600 ℃以下抑制CO的生成，600 ℃以上时则相反，同时高温下会抑制脂肪侧链的分解及煤的缩聚反应；羧酸钠对煤焦的热反应性具有催化作用，主要由两条路径实现：在煤焦表面形成“C-O-Na”基团或钠团簇进行催化。

16 R410A在水平强化管外蒸发换热特性研究

成简，陶乐仁，黄嘉宇，周卓

2021, 36(5):103.

[摘要](594) [HTML](0) [PDF 2.64 M](370)

摘要:
搭建了一个单管管外流动蒸发换热实验台，研究工质R410A在两种双侧强化管外流动蒸发换热特性。实验段分别为一根长2 000 mm，外径为25.4 mm的光滑管和两根相同尺寸的双侧强化管。实验工况：蒸发饱和温度为5~10 ℃，水的进口温度为8~18 ℃，水流量为0.6~1.6 m3/h。在处理数据过程中采用G-W图解法获得管内水侧对流换热系数，再利用热阻分离法获得管外蒸发换热系数。结果表明：与光滑管表面传热系数相比，TLD型管的管内、管外强化倍率分别为3.49~3.7和4.78~8.86；EX2型管的管内、管外强化倍率分别为3.25~3.68和5.9~9.23；EX2型管管外换热性能较好，TLD型管管内换热性能较好。

17 基于粘滞阻尼器的单桩式海上风力机结构振动控制

薛世成，岳敏楠，闫阳天，李春

2021, 36(5):111.

[摘要](376) [HTML](0) [PDF 2.98 M](321)

摘要:
为探究湍流风与地震联合作用下单桩式海上风力机的结构动力学响应与振动控制，以单桩式NREL 5 MW海上风力机为研究对象，采用有限元法建立三维壳模型并基于二次开发将体等效线性模型集成于ABAQUS中，通过附加粘滞阻尼器对地震诱导风力机振动进行控制。结果表明：粘滞阻尼器能够大幅降低地震导致的风力机塔顶振动，但对湍流风引起的塔顶振动控制效果并不明显；粘滞阻尼器也能缓解因地震造成的支撑结构上VonMises应力集中现象且在粘滞阻尼器安装位置效果最好；粘滞阻尼器能够显著降低风力机桩基部分所受剪力最大值，而对弯矩的控制效果则在风力机支撑结构部分效果最明显。

18 参与电网调频的风电机组线性变参数变桨控制策略

于国强，谢振华，张天海，罗森华

2021, 36(5):119.

[摘要](158) [HTML](0) [PDF 2.37 M](381)

摘要:
风电机组参与调频时其输出功率的调整将改变风电机组变桨动作的风速范围，同时由于桨距角调节气动功率的灵敏度随风况变化，使得传统PI变桨控制难以适用于风电机组参与调频时的复杂工况，出现风电机组转速振荡问题。提出一种基于线性变参数（Linear Parameter Varying，LPV）系统的风电机组变桨控制方法，对风电机组模型进行线性化，根据风速和桨距角的变化范围进行凸分解，得到其具有四面体结构的LPV模型，通过求解不同平衡点处的线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality，LMI）设计出相应的变桨控制器。仿真结果表明：与传统PI变桨控制相比，LPV变桨控制能有效减小转速的波动，降低低速轴载荷以及减小桨距角的波动程度，验证了该控制策略的有效性和先进性。

19 某航空发动机燃烧室天然气湿燃烧数值模拟研究

李威，张哲巅

2021, 36(5):126.

[摘要](594) [HTML](0) [PDF 2.98 M](402)

摘要:
针对某型航空发动机燃烧室，探究将其改造为天然气湿燃烧低污染燃烧室的可行性。采用计算流体力学方法，研究了压力（1~2.33 MPa）、空气预热温度（510~790 K）及加湿比例（0~2.0）对温度分布、污染物排放的影响。通过Chemkin软件进行参数化计算，对全局当量比进行补偿，以确保燃烧室出口温度均达到设计值。计算结果表明：高压工况下，火焰向燃烧室出口方向延伸，导致出口径向温度分布恶化，其中，压力2.33 MPa时NOx排放量是常压下的10倍；较高的空气预热温度将导致NOx排放量增加，但同时可能有利于消除局部高温区；NOx排放量随加湿比例的提高单调下降，但CO质量浓度表现出先降后增的趋势；无当量比补偿时NOx质量浓度偏差最高达到90.7%；综合考虑NOx和CO的排放特性，改造后燃烧室最佳燃料加湿比为1.5。

20 H2O2对城市污泥水热氧化产物的影响分析

胡振坤，张守玉，张一帆，胡南

2021, 36(5):134.

[摘要](656) [HTML](0) [PDF 2.76 M](448)

摘要:
为探究城市污泥的有效处理方式，以城市污泥为研究对象，进行了水热和水热氧化(H2O2为氧化剂)的对比实验，探究在150~250 ℃下H2O2对城市污泥水热氧化过程中固液产物分布、水热炭含水率、重金属含量及生态毒性、水热液pH值、挥发性脂肪酸(Volatile fatty acid，VFAs)及氨氮(NH3-N)浓度的影响。结果表明：城市污泥经水热和水热氧化处理后，水热炭的含水率分别降至46.4%和36.6%；相比于污泥原料，水热和水热氧化处理后水热炭中固定的Pb、Cd质量浓度均有所增加，200 ℃时水热氧化产生的水热炭中Pb、Cd质量浓度分别比水热处理提高了16%和7%，同时水热炭中两种具有潜在毒性的重金属相对含量有所增加；此外，水热氧化处理提高了残液中NH3-N和VFAs质量浓度，在200和230 ℃时，VFAs和NH3-N质量浓度比水热处理分别提高了35.8%和56%；在230 ℃时，水热氧化处理能更好的降解污泥中的有机物，是污泥减量化和资源化处理的合适温度。

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