摘要：为促进氢燃料电池的发展,设计了一种新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机,在隔膜压缩机上膜头内部设置多个贯穿式的第一冷却流道,其与进气管和排气管在平面内相互垂直布置,进气管和排气管位于第一冷却流道之间,其中第一冷却流道包括多个冷却管路,冷却管路之间呈“米”字型排布;在下膜头靠近油腔侧的端部设置第二冷却流道,其冷却管路布置与第一冷却管路类似,从而使得隔膜压缩机膜头内部可以得到充分冷却。通过搭建的新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机实验台,对其性能进行测试,分析了压比、进气温度对其性能的影响以及环绕式冷却管路的冷却效果随冷却介质温度的变化规律。测试结果表明:隔膜压缩机的等熵效率和容积效率会随压比的增大而降低,等熵效率和容积效率最高可达65%和64%;在压比一定的工况下,排气温度随进气温度的增大而升高,且在进气温度相近的情况下,压比越大排气温度越高;环绕式冷却管路的冷却效果在压比大的工况下更显著,最高可降低184.5℃。

摘要：生物质储量丰富、环境友好、碳排放强度低,经处理后可获得能量密度较高、燃烧性能较好的黑颗粒,适用于燃煤锅炉的掺烧,可促使“双碳”目标的早日实现。本文采取数值模拟手段,研究了100%负荷及20%负荷下350 MW四角切圆锅炉掺烧黑颗粒的燃烧状况,得到掺烧黑颗粒对锅炉温度场、烟气组分场、着火距离及NO_(x)排放的影响规律。结果表明:100%负荷下掺烧黑颗粒,炉内主燃烧区域温度上升2~27℃;O_(2)浓度下降约0.5%~1%;CO的体积分数增量约为2450×10^(-6)~3780×10^(-6)且CO增量与黑颗粒掺烧量正相关;NO_(x)浓度减少量在160~207 mg/m^(3)之间,单只燃烧器黑颗粒掺烧量越多,NO_(x)浓度减少量越多;可降低着火距离最大约0.43 m。相比100%负荷,20%负荷下黑颗粒的掺烧可使燃烧器喷口截面温度增加7~105℃左右;O_(2)浓度下降约0.4%~1.8%;CO的体积分数增量约为-150×10^(-6)~547×10^(-6);各燃烧器喷口截面处NO_(x)浓度减少量在141~164 mg/m^(3)之间;可降低着火距离最大约1 m。黑颗粒的掺烧可提升炉膛烟气温度,提高炉内CO浓度、降低炉内O_(2)浓度、降低NO_(x)浓度、降低燃料射流的着火距离,有利于锅炉燃烧稳定性。

摘要：微透镜与探测器芯片的集成应用可以提高探测器的光能利用效率,从而提高探测器的灵敏度。针对两种InP基InGaAs单光子红外探测器,分别设计了材料为磷化镓和硅的两种方形孔径微透镜阵列。介绍了微透镜阵列结构参数的设计流程并分析了每个步骤的设计要点,利用光线追迹软件对设计的微透镜阵列结构参数进行仿真校核,确定了两种微透镜阵列符合设计要求。使用台阶仪和共聚焦显微镜对制作完成的两种微透镜阵列进行了形貌检测,计算得出两种微透镜阵列的曲率偏差分别为1.38%和3.44%。实验测试了1.064μm波长下两种微透镜阵列在空气中的焦距,与模拟结果对比,得到焦距偏差为5.69%和2.76%。通过分析微透镜的制作工艺,两种偏差符合应用需求。

摘要：为研究新型弯扭耦合叶片结构性能,以NREL 5 MW风力机叶片为原型,应用NX Open Grip参数化语言建立叶片几何模型,并对其进行复合材料铺层设计,通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法获得叶片气动力,将其映射至叶片有限元模型中,对叶片进行弯扭耦合特性、谐响应与强度分析。结果表明,叶片叶尖位移随腹板偏转角γ增加而增大;对于同一角度,γ>0叶片叶尖位移均小于γ<0叶片;γ为10°与15°叶片弯扭耦合效应最明显;较于传统叶片,弯扭耦合叶片2阶位移响应均有大幅下降;γ为15°叶片降低表面应力,具有良好的减载性能。

摘要：针对强制进化随机游走算法优化换热网络时,换热单元过早消去和新生成换热单元难以存活,导致结构固化的问题,本文提出以换热单元数和年综合费用为双重评价指标的定向协调策略。首先,通过智能摄取换热单元数确定目标单元数域和平行种群数量;其次,将不同的目标单元数分配给平行种群;最后,以实际单元数与目标单元数的离散程度为评判标准,设计动态优化路径。该方法旨在避免优化算法在优化过程中因换热单元数限制而陷入局部极值陷阱,使每个平行种群内的个体可以充分搜索和优化目标单元数下的换热网络结构,从而同时兼顾算法的局部搜索能力与全局搜索能力。采用15SP算例和20SP算例进行验证,分别得到1496744USD/a和1396596USD/a的结果,均优于文献所得结果,证明了方法的有效性。

摘要：为了满足在不同空调负荷下能够除湿的同时输送舒适的空气温度和相对湿度,设计并搭建了一种新型的可调节再热除湿系统,优化制冷模式和除湿再热两种模式的制冷剂管理以及改进再热运行开度区间,并对比分析了不同再热盘管方案。实验结果表明:新式微通道再热盘管应用于风冷单元式空调机组能够更好地平衡制冷与除湿再热模式对充注量的需求;在除湿再热模式额定工况下的能效EER提高了17%;除湿能力增加了6%;制冷剂通过三通阀流向再热盘管的可调节开度范围从20%~70%提升至15%~85%,增大了空气侧再热温升的调节范围,额定除湿再热工况再热温升从8.3~14.4℃的调节区间增至6.1~19.4℃。既能提升再热可调节运行范围,增大除湿能力又更加节能。

摘要：针对传统水动力学求解软件与其他数值分析代码不能充分考虑叶片气动载荷分布、涡尾迹结构以及风波耦合效应。通过STAR-CCM+中具有叠加运动和悬链线系泊求解器的动态流动相互作用模块建立一套气动-水动-系泊完全耦合动力学方法,开发较为可靠的漂浮式风力机数值模型。通过分析平台自由衰减曲线、6自由度响应以及风轮气动性能验证了所提耦合模型的可靠性;三维可视化流场分析表明,漂浮式风力机在波浪载荷作用下产生6自由度运动,叶片表面与涡管产生的脱落涡与塔架、机舱后方尾涡相互作用,加剧流场复杂性。结果可为漂浮式风力机流场优化与设计提供一定理论参考。

摘要：血泵中剪切应力超过阈值时红细胞会被破坏,进而引发患者出现溶血。离心式血泵叶轮结构设计对血泵的水力特性及溶血特性有着显著影响。基于此,本文采用多相流方法对离心式血泵进行数值模拟,探究了具有不同叶片数量及偏转角叶轮形式血泵的性能,分析了血泵的流场特性、水力性能以及溶血性能。数值模拟结果表明:血泵主要在叶轮及隔舌处出现了红细胞集聚现象及较大的切应力,导致此处溶血急剧增加;在一定范围内增加叶片数会提升血泵水力性能,同时也会增加溶血风险;增加叶片偏转角有助于提升血泵溶血性能,在叶片数较多时更为明显。本文研究结果可为离心式血泵的结构改进及性能改善提供参考。

摘要：基于凸轮-滚子结构设计一种多自由度非线性准零刚度低频隔振装置。通过静力学特性计算,结合横向刚度计算理论,得到系统在多个自由度上实现准零刚度的参数条件。利用谐波平衡法分析了系统动力学特性,得出系统力传递率,并分析了预压、阻尼比及激励力对系统振动传递率的影响。为验证准零刚度系统隔振性能,搭建隔振测试系统,试验结果表明,相较于传统线性隔振系统,多自由度隔振系统在竖直方向上起始隔振频率从6.7 Hz降低至3.5 Hz,隔振效率最大提升约84.3%;水平方向上起始隔振频率从6.0 Hz降低至4.0 Hz,隔振效率最大提升约45.0%;在10.0 Hz以下,多自由度隔振系统的振动传递率远小于线性隔振系统。

摘要：针对脉冲爆震发动机(pulse detonation engine,PDE)燃气温度参数在线测量,基于可调谐半导体激光器吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,采用扫描波长直接吸收-时分复用策略,以H_(2)O分子为目标组分,设计了燃气温度测量系统,并将该系统应用于PDE燃气温度测量,获得了PDE燃气H_(2)O分子(7 444.352+7 444.371)-(7 185.587+7 185.597)cm^(-1)谱线对吸收光谱,并基于双线测温原理实现了5 Hz、10 Hz、15 Hz、20 Hz、25 Hz、30 Hz工作频率燃气温度的在线测量,详细讨论了PDE在不同工作频率下的燃气温度测量结果.结果表明:基于TDLAS技术可以实现PDE燃气温度在线测量.PDE在5 Hz工作频率时,爆震波燃气峰值温度为1 868 K,爆震波通过后,燃气温度存在618 K和424 K两个台阶;不同工作频率下,PDE的燃气温度变化规律较为相似,但随着工作频率的提高,燃气温度升高,这为PDE燃烧优化以及性能评估提供数据支撑.