摘要：多级轴流氦气压气机是氦气轮机的关键部件之一,通常采用高反动度设计提升单级焓增以减少级数,但经验表明高反动度往往导致效率降低,因此在采用高反动设计时有必要澄清反动度对流动损失的影响。本文以不同反动度的氦气压气机为研究对象,利用计算流体动力学(CFD)方法详细分析了基于氦气流动的压气机叶片通道内部的叶型损失、角区损失和叶顶泄漏损失与反动度的关联性。结果表明,在100%反动度动叶和50%反动度静叶中,由于通道内相对速度较高,导致叶型损失更大,且随着反动度增高,动叶中的负荷提高导致叶顶泄漏处的损失加大,同时,静叶弯曲角的增大和展向压差使得静叶角区分离流更为严重。在100%反动度下,叶顶泄漏损失占动叶栅损失的53%,角区损失占静叶栅损失的60%。此外,本研究基于空气压气机叶型损失模型,通过物性分析优化了适用于氦气压气机的叶型损失模型。

摘要：就应用于跨临界二氧化碳(TCO_(2))热泵循环中的离心压气机进行设计与数值模拟,使用MW级超临界二氧化碳(SCO_(2))离心压气机的跨临界实验数据进行数值模拟方法验证,使用非线性谐波法进行非定常计算。发现大流量跨临界工况中流道内二氧化碳(CO_(2))冷凝程度显著增加。叶顶间隙泄漏流为两相流,此部分流动会延伸相变区至下游叶片吸力面,影响主流流动。在TCO_(2)循环中给压缩机设置入口过热度可以显著减少冷凝现象。非定常计算中动静干涉现象会影响叶片尾部的压力分布,同时能更准确地识别出叶片扩压器中的回流涡。

摘要：近年来,我国内陆复杂地形条件下风力发电迅速发展,但相关风电机组核心设计技术水平仍然偏低.为此,在中国科学院工程热物理所过去近15年的成果和经验基础上,本文重点围绕对机组效率、可靠性和度电成本起决定性作用的关键部件——风电叶片,开展了复杂地形条件下气动增效、被动耦合降载、轻量化设计等新一代关键技术研究,以构建一体化优化设计技术体系.在填补国内行业空白的同时,力争使我国大型风电叶片的设计水平达到国际先进水平,对解决国家能源安全和环境污染问题具有重要意义.

摘要：风光制氢已经成为了解决大规模风能和太阳能消纳的有效途径。针对传统方法未考虑锂电池储能系统和氢储能系统的功率分配和协调运行问题,提出了含电/氢复合储能的直流微电网模糊功率分配和协调控制方法,建立了碱式电解槽、储氢罐以及燃料电池的数学模型,设计了模糊逻辑控制器,给出了不同接口变换器的控制方法。最后,搭建了仿真模型和基于RT-LAB硬件在环实验平台,对所提出算法和传统方法进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,所提出方法能够使得锂电池荷电状态(state of charge,SOC)和储氢罐的氢状态(state of hydrogen,SOH)逐渐趋于合理工作区间,提升锂电池的使用寿命,减小了各接口装置控制模式切换次数。

摘要：固体氧化物电池(Solid Oxide Cell,SOC)是高温电解水蒸气制氢和氢燃料利用的核心器件。为了避免SOC批量制备过程中大量有机溶剂的使用,本文开发了两种不同组分的水系流延浆料,并进行了浆料的分散状态与稳定性的定量分析。利用一次流延450μm左右的NiO-YSZ支撑体薄膜,丝网印刷氢电极功能层和电解质层、阻隔层和氧电极层制备10 cm×10 cm大尺寸全电池。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析浆料状态对薄膜成型的微观结构的影响,并利用伏安特性(I-V)和电化学阻抗(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)研究了全电池的电化学性能。以氢为燃料的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)模式下,最大发电功率为0.36 W·cm^(−2)(750℃@0.7 V),在固体氧化物电解水蒸气(Solid Oxide Electrolysis Cell,SOEC)模式中,电解电流密度可以达到−0.68 A·cm^(−2)(750℃@1.3 V)。因此,该水系流延浆料的开发与应用,使得SOC的工业批量生产过程更环保。

摘要：针对高负荷氦气压气机中角区分离、叶顶泄漏严重带来的效率损失问题,以单级氦气压缩机为研究对象,利用CFD方法,分析了不同弯曲角度下氦气压气机内部的角区损失和叶顶泄漏损失,并优化了现有五级轴流氦气压气机。结果表明:叶片正弯会增加端区处的静压,减少角区分离,进而降低角区损失;对动叶而言,在设计攻角下正弯也会增加前缘损失;动叶叶顶反弯使泄漏流远离下一个叶片的压力面,而合适的反弯角度可以降低叶顶泄漏量;选取合适的弯曲角度使五级轴流压气机设计点效率提高1.85%。

摘要：以超临界CO_(2)单级离心式压缩机设计及实验经验为基础,设计开发超临界CO_(2)两级离心式压缩机,解决原有单级离心式压缩机存在的气动设计、轴向力平衡以及密封问题,并完成该两级离心式压缩机多进口工况全载实验,实现超临界CO_(2)两级离心式压缩机安全稳定运行,累计运行时间接近100h,运行转速达到100%设计转速,并获取90%、80%、70%等转速下的压缩机性能曲线,实验最大总压比超过2.69,最大质量流量接近16kg/s。从实验对象、实验平台以及实验结果等角度对实验进行详细介绍,为超临界CO_(2)离心式压缩机设计理论及数值模拟研究提供更具价值的实验数据。最后,将实验压缩机与多个型号单级离心式压缩机实验结果进行对比,提出降低转速是提高超临界CO_(2)离心式压缩机性能的技术路径之一。

摘要：大量研究工作表明旋转风电叶片的主要气动噪声来自叶尖尾缘区域,一直以来都是严重影响居民生活和叶片气动性能发挥的重要因素之一。为此,针对决定叶片重要气动特性单元——二维翼型,采用有别于传统的仿猫头鹰翅膀锯齿尾缘流动控制方法,将锯齿关键尺寸参数融入到风力机翼型设计之中,从而开发仿生锯齿翼型的优化设计方法,获得低噪声与高气动性能兼顾的仿生锯齿降噪翼型。相比原始风力机翼型,在维持气动性能不降低的前提下,新开发的仿生锯齿翼型降噪量达6.4 dB,充分说明了仿生锯齿降噪翼型优化设计的可行性。

摘要：基于超临界二氧化碳毛细管冷却器的设计,对冷却器内部的夹点问题、温差均匀性及(火积)耗散率进行了分析。提高冷却水流量和降低冷却水入口温度能够有效避免夹点传热恶化。水流量和二氧化碳流量不匹配会造成冷却器内部温差分布不均匀,增大传热不可逆损失。中间分流措施能够在原有换热器的基础上,通过改变局部水流量分布,提高冷却器内部温差分布均匀性,降低换热器(火积)耗散率。

摘要：在低压多端直流配电系统中,从站换流器的定功率运行模式及负载的恒功率特性会降低系统阻尼,引发直流电压振荡,降低系统的稳定性和抗干扰能力。针对上述问题,该文提出一种基于负虚理论的双闭环控制策略,实现对系统直流电压振荡的抑制。首先,对低压多端直流配电系统中电压源换流站(voltage source converter,VSC)主站特性进行分析,并建立其数学模型。其次,分析VSC主站的负虚特性,设计严格负虚器来抑制直流电压振荡。分析闭环控制系统的稳定性,提出控制器参数整定范围,并通过奈奎斯特定理对比负虚控制策略与传统PI控制器的控制裕度。最后,通过Matlab/Simulink以及RT-Lab进行典型三端口低压直流配电系统的仿真及硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和可行性。