2025年第40卷第2期文章目次

李恺丽 , 王剑斌 , 刘炯 , 沈怡俊 , 陈博

2025, 40(2).

[摘要](104) [HTML](0) [PDF 8.07 M](56)

摘要:
针对光伏发电在实际电力系统中的波动性和不确定性问题，建立了基于CEEMD-WOA-LSTM的光伏发电功率预测模型。首先，采用皮尔逊相关系数法确定辐照度、湿度、温度和风速为光伏功率的关键影响因素，进而基于高斯混合模型聚类将数据集分为晴天、多云、雨天三种天气类型，以降低训练集与测试集之间的差异并提高预测模型的泛化能力，从而完成数据预处理。其次，采用互补集合经验模态分解对预处理后的数据进行分解并重构，降低其强随机性和复杂性，然后通过利用长短期记忆神经网络对分解所得的各本征模态函数分量进行功率预测，并利用鲸鱼优化算法优化网络参数以提升预测精度，从而叠加各分量的预测结果以确定最终预测值。最后通过实验验证所提方法的有效性。特别地，与现有方法相比，CEEMD-WOA-LSTM在不同天气条件下的预测精度均有所提高，且在复杂天气条件时，展现出更好的稳定性和鲁棒性。

2 基于改进M-H模型的涡轮叶片复合疲劳寿命预测研究

王妍 , 毕俊喜 , 王柳璎 , 葛新宇

2025, 40(2).

[摘要](83) [HTML](0) [PDF 4.58 M](66)

摘要:
针对航空发动机涡轮叶片在高低周复合疲劳损伤影响下存在寿命预测困难问题,提出一种考虑耦合损伤的改进非线性累积损伤模型。在Manson-Halford (M-H)模型的基础上,结合复合材料在不同应力水平下的疲劳损伤行为,构建考虑耦合损伤的高低周复合疲劳寿命预测模型。以常用航空发动机叶片材料为例,将疲劳试验寿命数据与Miner模型、T-K模型、Zhu模型和改进M-H模型的预测寿命进行对比,验证改进M-H模型的预测精度和适用性。结果表明,改进M-H模型预测结果分散性小,预测精准度较高,对Ti-6Al-4V材料的预测结果均在2倍误差范围以内,对GH4033材料的预测86%左右的数据在2倍误差范围以内,对TC-11材料的预测结果均在1.5倍误差范围以内。本研究所提出的改进M-H模型能够更准确地描述复合材料在不同应力水平下的疲劳损伤行为,提高了疲劳寿命预测的准确性和可靠性,为航空发动机叶片强度设计、疲劳寿命预测和损伤分析提供了参考价值。

3 超超临界锅炉水冷壁特性模拟研究

覃跃

2025, 40(2).

[摘要](66) [HTML](0) [PDF 8.96 M](81)

摘要:
超超临界机组发电技术在我国已经十分成熟,但众多机组参与新能源并网的调峰计划时仍面临变负荷运行与低负荷稳燃的难题,其中水冷壁的壁温控制是确保锅炉安全运行的关键。流量分配与壁温计算方法是评价水冷壁特性计算模型的主要标准,Ebsilon16.4基于德国的VDI热力计算标准对热力系统的仿真有着精细且全面的优点,适合研究锅炉受热面—尤其是水冷壁的热物理特性。在锅炉系统仿真的基础上,针对水冷壁不同区域的管路、鳍片与受热等区别,将水冷壁分为冷灰斗、螺旋管与垂直管三个部分计算分析,该方法避免了水动力计算方法所需的高精度建模与回路的有限元划分,在系统层面上获取具有鲜明特征的水冷壁区块特性,包括平均换热量、平均金属壁温与平均热流密度。在此基础上,通过改变水冷壁压力、温度与质量流量,分析水冷壁特性的变化趋势,与电厂的实际工程数据进行对比,证明通过热力系统仿真的方式获取不同区域的水冷壁特性是可行的。

4 基于改进CNN的引风机变工况轴承故障诊断

孙建 , 刘同干 , 杨洪武 , 祝敬伟 , 王鹏程

2025, 40(2).

[摘要](64) [HTML](0) [PDF 8.43 M](34)

摘要:
针对引风机轴承变工况运行时,传统深度学习方法特征学习能力不足的问题,本文提出了一种基于改进CNN的引风机变工况轴承故障诊断方法。该方法首先利用多尺度卷积对原始特征图进行特征提取,然后利用通道注意力机制对多尺度特征进行自适应筛选；之后构建稠密连接残差模块结构,以实现模型快速收敛和特征重用目的；最后以SoftMax交叉熵作为损失函数,利用Adam优化实现对轴承健康状态的识别。试验结果表明,在模拟试验台变转速轴承数据集上,该方法的平均准确率达到99.68%；在美国凯斯西储大学变工况轴承数据集上,平均准确率达到97.10%；与常用的机器学习模型进行对比实验,验证了该方法在变工况下具有更好的诊断性能。

5 螺旋管内流动沸腾干涸点实验研究

汤维

2025, 40(2).

[摘要](65) [HTML](0) [PDF 14.19 M](33)

摘要:
针对螺旋直径为736mm、1800mm的两套螺旋管在压力：P=0.44MPa~7.01MPa；质量流速：G=48.28kg/(m2·s)~1060.12kg/(m2·s)；热流密度：q=48.44kW/m2~493.48kW/m2等较宽的热工参数条件下，研究了管内流动沸腾干涸点，试验中选取螺旋管的内径Di=14mm，升角β=5.5°。通过实验研究了干涸时螺旋管壁面周向的温度变化特性，以及不同热工参数状态下干涸后壁面温度沿轴向的变化情况。同时，研究了热工参数（P、G、q）对临界干度的影响规律。结果表明，热工参数对干涸点的临界干度影响规律与直管保持一致，随质量流速增大而增大，随压力、热流密度增大而减小；最后根据实验结果对数据进行回归分析，拟合了临界干度实验关联式，平均偏差为4.51%，几乎所有数据点偏差在+10%以内。

6 ZGM中速磨煤机流场优化及改造

张国兴 , 张海龙 , 雷立福 , 张锋 , 时勇强 , 徐鸿彬

2025, 40(2).

[摘要](62) [HTML](0) [PDF 11.65 M](47)

摘要:
制粉系统是火电厂煤粉锅炉系统中至关重要的组成部分,磨煤机运行是否良好将对机组的正常运行产生直接影响。某电厂ZGM133G-Ⅰ型中速磨煤机在投运过程中存在外筒体磨损严重,煤粉泄露的风险隐患。为解决中速磨煤机存在的筒体局部磨损严重的问题,采用数值模拟的研究方法对磨煤机内部流场进行计算分析,找出筒体局部磨损严重的原因后提出在磨煤机入口安装导流板的流场优化方案,并进行现场实际改造。研究结果表明：动环阻力不同是动环出口风速不均的主要原因。一次风室入口安装导流板后动环出口风速得到明显优化,现场改造运行一段时间后发现,筒体磨损区域有所分散,局部偏磨趋势有所减轻,优化效果明显。该研究可为磨煤机筒体防磨治理提供参考。

7 基于双效吸收式冷热水机的CCHP系统3E研究

张亚飞 , 王婧 , 曹艺怀

2025, 40(2).

[摘要](62) [HTML](0) [PDF 1.87 M](29)

摘要:
CCHP系统能提高能源利用率，满足用户冷热电负荷需求，是解决能源与环境问题的重要技术途径。本文提出一种基于双效吸收式冷热水机的CCHP系统，通过双效吸收式冷热水机即可同时满足用户的冷热负荷需求，结构简单，能减少投资与安装面积。文章以能源利用率和单位?成本最优建立了目标函数，通过MATLAB调用Aspen Plus中的模型进行多目标优化。结果表明：CCHP制热工况的能源利用率为119%，?效率为56.4%，单位?成本为0.562元/kWh；CCHP制冷工况的能源利用率为88.6%，?效率为49.7%，单位?成本为0.639元/kWh。

8 基于WOA-VMD转子-轴承系统信号分解重构方法研究

张立尧 , 卢凯庭 , 姜海燕 , 张盛 , 王亚萍

2025, 40(2).

[摘要](55) [HTML](0) [PDF 11.59 M](57)

摘要:
为了有效缓解噪声对故障诊断精度的影响和信号分解过程中出现的模态混叠和端点效应问题，本文提出基于WOA-VMD的信号分解与重构方法。首先利用WOA对VMD算法中的分解层数和惩罚因子进行自适应优化，将优化后的参数输入到VMD中对含噪信号进行分解。然后利用累积峭度值占比筛选出相关量较大的IMF分量进行重构，以达到去除噪声的效果。经过实验验证，WOA-VMD能够有效的去掉信号中的大部分噪声，且极大程度的保留了有效信息，同时该方法的在信噪比指标上的表现优于其他方法，为转子-轴承系统故障诊断提供基础。

9 基于光学诊断的高精密双路喷嘴雾化过程研究

耿杰 , 甄旭东 , 何振鹏

2025, 40(2).

[摘要](55) [HTML](0) [PDF 9.49 M](40)

摘要:
为深入探索高精密双油路离心喷嘴的雾化性能变化规律，利用相位多普勒粒子分析仪（PDPA）和高速相机等测试系统，通过雾化实验研究在不同的供油压力下，喷嘴的雾化形态发展过程、雾化锥角和粒度分布等特性的变化情况。研究结果表明：随着供油压力的增加，两油路单独工作时雾化锥角先增大后减小，最后趋于稳定；当供油压力为0.4 MPa时，副油路的锥角达到最大值，约为107°；当双油路同时工作时，雾锥受主油路影响较大，雾化锥角略小于主油路单独工作时的锥角。粒度分布呈现正态分布，当副油路供油压力为0.12至0.4MPa时，雾化粒径变化较大，粒径SMD随着供油压力增加而减小；随着测量距离的增加，主油路粒度变化较为明显；粒径SMD大小和表面波振荡波长呈正相关的关系。

10 小涵道比航空发动机进气机匣可调静子叶片拓扑优化研究

邹钰 , 郑晓霞 , 何博涵 , 杨桥 , 吴凯 , 李志强 , 巩江旭

2025, 40(2).

[摘要](64) [HTML](0) [PDF 7.02 M](30)

摘要:
随着新一代航空发动机高推重比的设计要求，轻量化设计成为提升推重比的有效手段。针对小涵道比航空发动机进气机匣可调静子叶片轻量化设计需求，采用有限元仿真方法对其进行静强度与模态分析。基于仿真结果，通过变密度法SIMP模型对叶片结构进行拓扑优化，提出内部空心化设计、内部增加加强筋和肋板等结构改进方案，并将优化后方案与实心叶片结果进行对比。研究表明，所提出的改进方案均可使叶片质量降低、一阶固有频率提升，叶片质量下降量在38.1%以上，一阶固有频率提升量在22.5%以上，低阶固有频率的提升有利于使叶片避开低阶有害共振，但刚性减弱会导致叶片局部变形量增加，最大变形增量为19.2%。综合分析表明，空心叶片内部设置沿叶身高度方向加强筋的方案（方案E）能有效提升一阶固有频率、大幅降低叶片整体重量，且对整体气动性能影响较小，为最优改进方案。本文的研究成果可为发动机叶片轻量化设计提供重要的技术支持。

11 基于Sobol法的垃圾焚烧炉参数敏感性分析与运行优化数值模拟

崔博琛 , 龚凌诸 , 黄志鸿 , 孙加康 , 毛裕权 , 冯祎 , 李炜 , 黄诗怡

2025, 40(2).

[摘要](67) [HTML](0) [PDF 10.12 M](44)

摘要:
针对垃圾焚烧炉参数优化优先级设定问题,以福州市某600t/d城市生活垃圾焚烧炉为研究对象在额定工况下进行数值模拟分析,借助全局敏感性分析方法Sobol研究了一次风占比、空气过量系数、烟气再循环率和负荷4个输入参数对出口NO_x浓度的敏感性,以此评估各参数对垃圾焚烧炉内燃烧的影响。结果表明,一次风占比和烟气再循环率的直接影响较为明显,而负荷与烟气再循环率的交互作用更为显著。在此基础上,探究烟气再循环耦合一次风占比对NO_x的减排影响,得出最佳工况为一次风占比65%,烟气再循环率为2.25%；进一步通过设定不同负荷工况,得出了最佳后墙二次风喷入角度随负荷变化的规律,本研究结果可为实际焚烧炉低氮燃烧提供参考。

12 基于注意力机制的Stewart平台运动学正解算法研究

韩东良 , 沈严 , 高斌

2025, 40(2).

[摘要](54) [HTML](0) [PDF 4.60 M](29)

摘要:
针对船舶六自由度运动摇摆台正解问题，本文提出基于注意力机制神经网络的解算方法，利用平台的运动学反解模型构建腿长与位姿的数据集，训练注意力模型以实现高效求解。具体过程包括：首先通过运动学反解的数学模型获取支腿长度与平台位姿的对应关系；其次，利用数据集训练基于注意力机制的神经网络模型；最后，进行仿真验证算法的有效性。仿真结果表明，相较于同样规模的BP神经网络方法，本文提出的方法在训练迭代次数上减少44%，误差降低50%，求解时间缩短53%，求解稳定性增强。

13 不同调峰深度下火电机组能效实时评价技术及应用

王志杰 , 田红 , 陈文 , 成珊 , 张煌 , 朱光明

2025, 40(2).

[摘要](62) [HTML](0) [PDF 13.71 M](46)

摘要:
随着新能源的大比例上网，燃煤机组深度调峰已成为新常态。为实现火电机组的节能提效，开展不同调峰深度下火电机组能效研究势在必行。本文首先构建了机组能效状态指标体系，通过对火电机组的运行数据进行分析，采用基于K-medoids多指标同步聚类算法获得供电煤耗率辅助基准值；其次，建立各工况能效特征指标与供电煤耗率的长短期记忆LSTM神经网络非线性模型，进而获得更具泛化性的机组各工况供电煤耗率最优基准值；最后，建立了多状态指标融合的能效评价模型，形成对火电机组能效状态的实时评价结果。以660MW和1000MW机组为例，对所提的火电机组能效状态实时评价方法进行了验证。结果表明，该方法实现了对火电机组能效状态的在线监测和评价，可为火电机组能效指标排查及节能优化调整提供指导。

14 风力机叶片支脉梁特征对结构性能影响研究

范士杰 , 寿昊楠 , 缪维跑 , 李春 , 岳敏楠

2025, 40(2).

[摘要](57) [HTML](0) [PDF 15.35 M](41)

摘要:
现代风力机大型化发展导致叶片质量大幅增加,但现有复合材料叶片轻量化方法易导致其结构刚度降低和局部屈曲失稳等问题。因此,参照植物叶片主脉与支脉特征,在复合材料叶片主梁两侧布置不同朝向角度和纤维角度的支脉梁,以提升叶片结构性能。通过流固耦合方法对叶片进行模态、结构静力学及屈曲分析,结果表明：不同角度的支脉梁布置均可使叶片减重约6%,且叶尖位移及最大应力均在叶片设计要求范围之内；添加支脉梁结构可提升风力机叶片的屈曲稳定性,且绝大多数情况下支脉梁的纤维角度与朝向角度相同时可进一步提高屈曲因子；在确保叶片稳定及抗共振性能的前提下,当支脉梁与主梁夹角和支脉梁纤维方向均为150°时,叶片综合性能更佳。

15 温度畸变氢燃气发生器的燃烧及热扩散特性数值研究

李小龙 , 陈鹏飞 , 杨华 , 张珊珊 , 陈伟

2025, 40(2).

[摘要](59) [HTML](0) [PDF 11.90 M](36)

摘要:
针对航空发动机进气温度畸变评定试验需求，采用数值计算方法对某型航空发动机温度畸变氢燃气发生器开展研究。分析了氢燃气发生器在不同扇区供氢和不同当量比供氢条件下的火焰传播特性及热扩散规律。结果表明:长、短燃烧器支杆间隔排布的氢燃气发生器构型能最优化管道内的燃烧分布，且氢燃气发生器的燃烧和热扩散规律由火焰传播特性决定。部分扇区供入燃料时，高温区主要分布在相对应的扇区附近，且当量比为0.1时，高温区向外扩散角度一定，约为20°；供氢扇区角度增大，对应扇区出口温度不均匀度增大，但整环出口温度不均匀度在180°扇区喷氢时最大。随着当量比增大，高温燃气扩散范围增大，发生温度畸变的范围增大了1.5倍，同时出口温度不均匀度和空间压力畸变也逐渐增大。

16 基于喷水置换的供热改造方案关键参数影响研究

程佳豪 , 杨宇 , 郑莆燕 , 沈仁虎

2025, 40(2).

[摘要](54) [HTML](0) [PDF 3.10 M](27)

摘要:
针对某电厂600 MW热电联产机组,采用喷水置换配合冷再抽汽方案来提高其供热能力,运用Ebsilon软件搭建了机组机炉一体化模型,在考虑锅炉和汽机安全约束的条件下,对喷水置换配合冷再抽汽方案进行了最大供热抽汽量与喷水量的研究；分析了不同再热器喷水量对高压缸末级级组压差、再热器进出口温度等关键参数及煤耗率等关键指标的影响。结果表明:随着喷水量的增加,机组的供热能力得到提高,高压缸末级级组压差增幅减小,再热器进口蒸汽温度下降,发电标准煤耗率上升,供热标准煤耗率上升。在VWO工况下机组可达到最大供热抽汽量180 t/h,喷水量为85.351 t/h,对应高再与低再喷水比例为0.379,发电标准煤耗率为0.280 kg/(kW·h),供热标准煤耗率为38.172 kg/GJ。

17 基于WSVM的火电机组能效寻优及运行状态评价

王志杰

2025, 40(2).

[摘要](55) [HTML](0) [PDF 1.48 M](36)

摘要:
节能降耗一直是火电行业备受关注的研究方向，是落实“双碳”战略的重要措施。提出了一种基于加权支持向量机(WSVM)的火电机组能效寻优及运行状态评价方法：首先，利用机组运行数据，依据稳定性判据和样本密度法筛除非稳态及异常工况下的运行数据；其次，采用能效择优方法确定模型训练时的样本权重，利用WSVM建立火电机组能效寻优模型；依据该模型，获得火电机组各工况下主要指标及参数最优值；最后，在机组运行过程中，将其与过程值进行比较，并通过构建的Mandani模糊评价模型，实现对机组运行状态的实时量化评价。通过对某660MW超临界火电机组应用实例表明，在30%~100%额定负荷区间，所提方法获得的最优供电煤耗较聚类算法低0.9~4.8g/kWh，能较好反映火电机组能效最优状态，为判断机组节能降耗空间提供依据，基于模糊模型的状态评价可为火电机组运行优化调整提供指导。

18 风力机翼型气动性能与噪声多目标优化设计方法研究

印四华 , 朱成就 , 徐康康 , 汪泉 , 徐唐杰 , 张明康

2025, 40(2).

[摘要](63) [HTML](0) [PDF 6.64 M](50)

摘要:
针对风力机叶片气动性能与叶尖噪声不能和好地兼顾的问题,本文提出翼型气动性能与噪声同步优化设计方法。采用B样条函数来表达翼型曲线,利用RFOIL软件计算翼型的气动性能,基于噪声半经验公式(BPM模型)预测翼型的噪声。建立基于气动性能与噪声特性的风力机翼型优化数学模型,利用多目标遗传算法并耦合RFOIL软件及BPM模型编制优化程序,通过不断优化迭代输出Pareto最优解。选取一组最优解并得到新翼型,命名为WT24-240翼型。通过与FFA-W3-211翼型比较,研究表明：在雷诺数Re=6×10₆^,马赫数Ma=0.10的边界条件下,无论是光滑条件还是粗糙条件,新翼型的最大升阻比分别提高了6.6%和1.7%；当攻角为6°时,其噪声值分别降低了0.5dB和1.2dB。本设计方法对于如何提高翼型的气动性能及降低噪声大小具有重要的理论指导意义。

19 甲烷掺氢微扩散燃烧火焰特性研究

毛荀 , 葛正好 , 李鹏翔 , 张泽群 , 撒博文 , 朱涛 , 苏利鹏 , 王家伟 , 汪涛 , 张永生

2025, 40(2).

[摘要](59) [HTML](0) [PDF 7.41 M](53)

摘要:
近年来各类间歇性新能源发电大力发展，为了满足不稳定能源的消纳问题，作为过度中间能源的氢能被广泛使用。然而氢气在燃烧过程中稳定性较差，NOx排放高，理论上在微混燃烧器中有着较好的燃烧特性，但较为缺乏实验数据支撑。本文针对微混燃烧器中10kW甲烷掺氢混合气的燃烧特性进行研究。结果显示，随着α_(H_2 )增加，火焰稳定性提高，当 α_(H_2 )≥40%时火焰稳定性较好。α_(H_2 )增加时，火焰尺寸减小，颜色由明亮的蓝色向淡蓝色转变，在纯氢状态下激发态水蒸气的红色尾焰占据主导。NOx排放随α_(H_2 )增加而增加，但转化为纯氢燃烧时排放量降低。φ增大时，火焰颜色变暗、规模增大，燃烧室各部分温度上升，NOx排放量在φ＞0.4和φ＜0.4区间内呈相反的变化。

20 垃圾焚烧炉燃烧稳态运行参数优化系统的开发研制

容毅浜 , 刘效洲 , 刘杰成 , 胡平宇 , 朱光羽

2025, 40(2).

[摘要](56) [HTML](0) [PDF 1.74 M](25)

摘要:
现存的垃圾焚烧炉在运行过程中存在较大的不稳定性，关键运行数据呈现出滞后性、强耦合及多扰动的特点，所以垃圾焚烧炉运行参数需要实时动态调节，以保障垃圾焚烧炉的稳定高效运行。本研究通过采集垃圾焚烧炉的历史运行数据，采用深度学习技术（多层LSTM神经网络），利用离线训练建立垃圾焚烧炉运行参数与热效率之间的高度非线性耦合数学模型；以垃圾焚烧炉热效率最大为目标，利用强化学习技术对垃圾焚烧炉的运行参数进行优化，以达到降低垃圾焚烧运行成本并消除人为影响因素的目的，并给出了具体的应用实例。经过优化后，每吨垃圾最大产汽量由原来的2.22吨上升到了2.5吨，热效率提高了11.1%，优化效果明显。该优化方法对于提高垃圾焚烧炉运行效率有重要的参考价值，值得进一步推广应用。

21 基于级的静叶优化对涡轮性能影响的研究

杨耿辉

2025, 40(2).

[摘要](65) [HTML](0) [PDF 10.21 M](49)

摘要:
为优化倒车涡轮静叶的设计,以双涵道一体化可直接倒车涡轮中的静叶作为原型叶片,构造了周向倾斜、弯曲、轴向掠及复合弯掠四种积叠形式的叶型,对静叶的气动性能及改型后的涡轮性能进行数值模拟,对比分析了叶型改变对涡轮性能的影响。研究表明:周向倾斜增加了气流的轴向速度,抑制了静叶叶背处的流动分离,涡轮功效提高；弯曲结构较倾斜时积叠线变化幅度减小,缓解了叶根处马蹄涡损失,采用最优弯曲角度较倾斜时涡轮效率提高且总压损失减小；采用前掠结构涡轮功率得到提高；后掠结构对静叶15％至60％叶高部分的总压损失改善明显；复合弯掠结构在提高了涡轮功率和进出口温差的同时,涡轮效率也得到了较好的控制。

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