本文运用有限时间热力学（FTT）理论,导出了恒温热源条件下闭式燃气轮机不可逆中冷循环功率、效率和功率密度的解析式,分别优化了循环最优功率和功率密度时各换热器热导率分配、中间压比和总压比,并比较了相应性能。
起振过程是热声发动机中最重要的过程之一,起振温度的高低直接关系到系统可以利用的能源品位。本文以四级环路行波热声发动机为研究对象,建立了二维数值模型,利用FLUENT软件对该系统的起振过程进行了模拟与分析。通过FFT分析方法对系统的起振过程进行了描述并探讨了充气压力对起振温度的影响。结果显示,在本文的计算条件下,以CO_2为工质时较高的...
本文基于分布式能源利用的思想,以固体氧化物高温排气驱动制冷机系统及供热系统同时产出一定量的电功、冷量和热量实现能量的梯级利用。通过ASPEN PLUS软件对SOFC-CCHP系统建模,设计出两种SOFC-CCHP流程方案——热水型余热锅炉系统和蒸汽型余热锅炉系统,并对系统进行分析。研究得到在两系统SOFC效率为55.17%时,采用蒸汽型余热锅炉比采用热水型...
针对菲涅尔聚光引起的砷化镓电池温度分布不均问题,本文提出水冷螺旋式微通道散热结构,冷却GaAs电池,研究微通道长度、PCB板面积和流体入口速度对电池温度、出口流体温度及太阳能电池的光热、光电及综合效率的影响,并进行结构优化,结果表明,对于本文所研究单片砷化镓电池,选择面积为127×127 mm~2的PCB板,流道长度为6圈时的螺旋式微通道冷却结构...
以槽式太阳能辅助600 MW直接空冷燃煤机组互补发电系统为研究对象,依据机组装机容量选择与其匹配的集热场面积,建立互补发电系统模型,对THA工况与75%THA工况时功率增大运行模式下取代第3级高加和取代2、3级高加这两种取代方式进行热性能计算分析。在此基础上,为进一步分析气象因素对互补发电系统热性能的影响,以THA工况功率增大运行模式下取代第...
着眼于初温为300-600℃的中温烟气余热动力回收,以单位质量烟气的循环净输出功（循环比净功）最大为优化目标,对CO2跨临界循环（CO2-TC）以及分别引入全回热、分流回热（部分冷却）措施形成的改进型循环,进行了性能优化对比分析。结果表明,全回热CO2-TC的比净功和循环热效率明显高于CO2-TC;在烟气初温较高的情形下,分流回热CO2-TC有最高的循环热...
本文测量了常压下生物柴油及其与正丁醇混合物的密度、黏度和表面张力数据,温度范围分别为278-363K、313-363 K、293-353 K。对于密度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、60%、50%、40%、20%;对于黏度测量,生物柴油的质量分数分别为80%、50%。同时采用不同模型对生物柴油及其与正丁醇二元混合物的密度、黏度、表面张力实验数据进行拟合,结果显示...
采用数值模拟方法对两端非对称进气双面离心压气机整级和简化模型的工作特性进行分析。结果表明：非对称进气双面离心压气机存在两种工作模式,随着流量减小由并行工作模式转换成单侧叶轮工作模式;同时,对两侧叶轮出口各区域速度三角形进行了分析,阐明了各区域速度分量存在差别的原因以及共享扩压器内的流动与掺混状况;此外,分析了小流量工况下两...
燃气轮机一级静叶冷却结构非常复杂,要提高燃气轮机的设计水平,在现有的结构和设计的基础上,需要进行更加精细化的设计,需要对多种设计因素进行综合考虑,挖掘现有结构的冷却潜力。本文采用数值计算方法,研究了叶栅环境下,冲击衬套的使用对于一级静叶气膜孔流量分配和气膜冷却效率的影响。结果表明,冲击衬套会影响气膜孔的流量分配,而流量分配是...
结合共轭换热分析方法和基于拉丁超立方采样与Kriging近似模型的蒙特卡罗方法,提出了高温叶片换热性能不确定性量化方法。在量化主流进口总压、总温、湍流强度以及冷气进口总压四个运行参数的不确定性的基础上,对高温叶片MarkII进行了换热性能不确定性量化。分析了不确定性工况参数对叶片最高温度和最大温度梯度两个关键随机输出参数的影响,并通...
基于多频椭圆涡动模型和动网格技术,通过数值求解三维非定常Reynolds-Averaged Navier-Stokes（RANS）方程和κ-ε紊流模型的方法,研究了进口预旋和涡动频率对旋转动密封转子动力特性的影响。研究表明：旋转动密封在x和y方向具有相同的直接激振力系数（K_（xx）≈K_（yy）,C_（xx）≈C_（yy））和大小相等、符号相反的交叉激振力系数（K_（xy）≈-...
本文通过求解二维雷诺时均Navier-Stokes方程,对壁面局部振动的二维管内流场进行可压缩流体的数值模拟,分析振动频率、振幅及相位对流场的影响。研究表明：振动频率上升,可使静压变化区域缩小,同时静压变化幅度增加;振幅变化不影响静压变化范围,仅作用于静压变化幅度;振动相位变化,局部振动壁面向管内输入能量,生成交替的高低压圈。此研究结果为...
本文利用热线风速仪测量了低速风洞内均匀入流风况下风力机模型后不同流向位置处的尾流流场。通过分析平均速度和湍流强度廓线,可以发现随着远离转子,湍流强度和速度亏损逐渐减小,尾流区轴向速度逐渐增大。由于塔架塔影效应影响,转子下侧速度偏低,湍流强度偏大,因而不可忽略塔架对于小型风力机近尾流特性的影响。
水下排气噪声形成机理不同于空气排气噪声的产生机理,为了确定水下排气辐射噪声频谱特性及噪声源,进行了水下和空气气体喷射噪声试验研究。分析比较试验结果发现,气泡从管口脱落以及在流场力的作用下气泡体积振动产生的噪声是影响1~4 kHz频段声压的主要噪声源;当水下排气产生的两相流态由气泡流态过渡到射流流态后,气泡辐射噪声峰值与排气速率之...
物体入水过程中会受到水体的强烈冲击作用,这种强烈冲击会对高速入水物体的结构产生破坏,因此对入水过程中缓冲机理的研究是物体入水问题研究的重点。本文基于气泡动力学及流体力学提出了采用圆柱体头部喷气方法缓冲入水冲击作用的构想,研究其对入水冲击的影响规律,通过建立头部喷气平头圆柱体入水过程的数学模型,揭示了其对入水冲击力的缓冲机...
研究复杂地形条件风电场空气动力场对风电场的微观选址、风功率预测等有着重要的意义。本文采用制动盘理论简化风力机对风场空气动力场的影响,按照数值方法求解复杂地形条件风场空气动力场,研究网格、边界条件以及湍流模型等对风场空气动力场的影响,结合风电场实测数据对比分析风场空气动力场数值计算方法的可靠性,得到适合复杂地形风场空气动力...
为了更好地对离心式心脏泵启动过程中的内部瞬态流动以及溶血特性进行研究,运用CFD（Computational Fluid Dynamics）技术对心脏泵进行数值模拟,对造成主要溶血的区域和原因,以及不同启动加速方式对溶血的影响进行了分析。结果表明,基于定工况定常计算的流场结果,运用溶血的数学模型能够有效预测心脏泵溶血情况,对于启动过程瞬态计算,观察到动静...
针对气液两相流局部流动参数测量问题,采用沿管道径向等间距放置的五路双电导阵列探针测量法。首先,利用有限元法模拟分析了不同尺寸运动气泡对电导探针输出响应影响,发现气泡对探针有效检测域的作用强度明显受气泡大小及其运动轨迹影响;然后,根据双电导探针电场分布特性对其几何尺寸进行了优化,分析了双电导探针的灵敏场分布特性;最后,通过垂直...
现有的电厂除尘技术难以满足新排放标准严格的要求。电袋复合除尘技术因对细颗粒有相对较高的脱除效率而受到关注。本文利用滤料过滤实验台对不同工况下颗粒沉积过程进行了实验研究。实验测量滤料过滤的压降曲线,用ELPI测量出口颗粒穿透率,对过滤所得的滤料进行固化处理并用扫描电镜（SEM）观察。实验表明,颗粒从深层过滤向颗粒层过滤转变的主要...
通过对多种结构的多管式段塞流捕集器可视化样饥的试验验证和修正,研究了降液管倾角、降液管窄缩器、分离储液管段斜率、双层结构不同进液方式、上层管段不同布设方式、排气汇管高度等结构对段塞流捕集器运行工况的影响,确定了不同于国外惯例做法的设计参数,形成了拥有自主知识产权、适用于实际工程的多管式捕集器设计计算方法。
汽轮机动静叶片处的水膜、风机桨叶上的冰层等介质厚度的在线准确监测,对电力工业的安全生产具有重要的指导意义。采用微波开式同轴谐振腔作为介质厚度测量传感器,建立了介质厚度测量数学模型,根据谐振腔等效电路,推导了介质厚度的测量关系式。分别设计了用于水膜、冰层厚度测量的传感器。结果表明,随着介质厚度增加,谐振腔的谐振频率减小,衰减...
本文对三种过冷度下,微尺度加热片阵列上的沸腾换热现象做了实验研究,实验采用两组核化点,每个核化点包含12个大小约为0.1 mm×0.1 mm的微型加热片。利用高速摄像技术从汽泡的底部对汽泡生长及合并现象进行观测,并用高速数据采集系统同步记录不同加热片热流密度.实验探究了不同过冷度下的汽泡合并现象,以及对应的汽泡直径变化规律、汽泡脱离频率...
为了探讨温度对纳米氧化镁与碳酸钙混合污垢结垢特性的影响,通过改变入口温度实验研究了温度对混合污垢在交叉缩放椭圆管中的污垢特性,并通过静置实验验证了温度对循环工质聚沉情况的影响。结果表明,循环工质入口温度对混合污垢特性的影响显著,随着循环工质入口温度的升高,污垢热阻渐近值明显减小,并且污垢热阻达到渐近值的时间缩短。温度对纳米...
熔融颗粒相变冷却过程广泛存在于合金材料制造、高温熔渣余热回收和相变材料的储放热等领域。本文研究了铅锡合金熔融颗粒在沉降过程中的风冷相变换热特性和物相演变之间的关联。结果表明：风速越大、下落高度越高、颗粒直径越小,换热系数越大;风速越大、颗粒直径越小,合金过冷度越大;换热系数和合金过冷度越大时,形成的非稳态组织富锡相含量越...
本文针对非稳态问题对IDEAL算法与PISO算法的计算效率展开对比研究,并以顶盖驱动流为数值算例,考察了雷诺数、时间步长和网格数的影响。数值计算结果表明：IDEAL算法与PISO算法各有优缺点,求解强非线性非稳态压力-速度耦合问题且精度要求较高时建议采用IDEAL算法。
本文分析了典型热防护绝热材料氧化铝纤维内部的传热方式及传热反问题。氧化铝纤维内部的传热主要以固体纤维导热、纤维孔隙气体导热和辐射传热为主。本文以气-固耦合导热模型和辐射模型为依据,利用数值方法求解了氧化铝纤维内部的温度场,并拟合得出耦合气体导热,固体导热和辐射三种方式的有效热导率。本文利用遗传算法求解氧化铝纤维的稳态传热...
可穿戴液冷服在使用过程中可能出现局部过冷等问题。目前,对该现象的研究大多是基于实验的液冷服设计,很少有涉及系统的优化过程。本文采用数值模拟的方法,对液冷服中的流动与传热过程进行了分析,研究了人体代谢率、入口水温、流量和管道分布对液冷服制冷效果的影响,并用工程计算验证了数值模拟的正确性。结果表明,人体代谢率、入口水温及管道布...
本文通过数值方法对三种热边界下管内SCO_2的换热特点进行了研究,结果表明,不同于常物性流体,SOO2在三种不同的热边界下局部换热性能有明显差异。研究发现,第一类热边界（恒定壁温）下流体的温升明显快于第二类（恒定热流密度）和第三种热边界条件（与H2O耦合换热）,而第二类和第三种热边界条件虽然壁面热流分布有差异,但SCO2的温升过程及沿程的...
通过纳米颗粒沉积法在不锈钢球上制备了静态接触角大于160°的超疏水表面,并采用淬火法对该不锈钢球在过冷度为0℃~25℃的去离子水中的瞬态池沸腾传热过程进行了实验研究。结果表明,由于表面的超疏水特性,整个瞬态沸腾过程直至极低表面过热度时始终处于膜态沸腾状态。不锈钢球的冷却速率随着过冷度的增大而提高,其膜态沸腾的热流密度和平均努塞尔...
凹陷涡发生器是一种高效的燃气轮机涡轮叶片冷却结构,本文对分别具有球形和泪滴形凹陷涡发生器阵列的表面传热与流动性能开展了实验和数值计算研究。本文分别采用Standardκ-ω,SST和Reliazableκ-ε三种湍流模型计算了凹陷涡发生器表面湍流传热与流阻性能,并与实验结果进行了对比,确定了Standardκ-ω是研究凹陷传热和流动最精确的湍流模型。通过该研...
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