摘要：针对超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环发电系统中高温部件合金材料的腐蚀问题,为进一步研究不同种类合金的抗腐蚀性能,该文选取镍基合金GH 3128和马氏体合金AISI 616,研究其在550℃、20MPa的S-CO_(2)环境下的腐蚀行为(最高900h),并利用四点应力装置研究应力加载对合金腐蚀行为的影响。使用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱技术(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等表征方法对实验后样品的微观形貌、氧化物的物相以及氧化膜厚度进行分析。结果表明:镍基合金GH 3128生成单层的Cr2O3氧化膜;而马氏体合金AISI 616生成双层氧化膜结构,外层主要是Fe3O4,内层是富Fe、Cr氧化物。随着腐蚀时间增长,两者氧化膜厚度都有所增长,但GH 3128最终厚度远小于AISI 616,并且渗碳量也较小,而AISI 616有明显的渗碳现象。应力加载能够加快合金的腐蚀速率,增大其氧化膜的厚度,促进渗碳,还会改变其腐蚀产物的结构。并且,应力的加载对于AISI 616的影响远高于GH 3128。镍基合金GH 3128对于氧化、渗碳和应力腐蚀的抗性均高于马氏体合金AISI 616,更推荐GH 3128应用于550℃,20MPa的S-CO_(2)布雷顿循环发电系统。

摘要：基于扇形孔的实验数据,提出了一种预测气膜冷却效率的新关联式。综合考虑孔形参数和孔内外流动条件对气膜冷却效率的影响,构建关联式特征系数的代理模型。结果表明:通过实验设计(DOE)获得的优化孔与采用特征系数代理模型获得的优化孔的气膜冷却效率和最优孔形参数基本一致;应用新关联式加速气膜孔形的多置信度优化或优化多气膜孔阵列的具体布局具有显著的工程应用价值。

摘要：设计一种由槽式集热器和多级闪蒸装置构成的全天候太阳能海水淡化系统,日均淡水产量为3000 m3。应用上海市的气象数据,引入多级闪蒸简化算法,采用TRNSYS软件进行动态仿真,并利用生命周期成本分析法对设计系统和常规能源淡化系统进行经济性对比。结果表明:太阳能淡化系统的年平均太阳能保证率为41.11%;在整个生命周期中,位于上海市的太阳能淡化系统单位造水成本为18.48元/m3;当通货膨胀率低于8.5%或天然气价格高于2.09元/m3时,太阳能淡化系统相较于同等规模的常规能源淡化系统,具有更好的经济性。

摘要：海上风力机存在受船舶碰撞的风险隐患,一旦发生将导致风力机损伤甚至倒塌事故,造成严重经济损失,因此有必要对其进行防护设计以提高安全性。为此采用显示动力分析软件LS-DYNA,通过对防护装置设置通孔,研究孔数及相对角度对防护性能的影响。结果表明:设孔防护装置可延长船舶与风力机接触时间,强化能量转化效果,降低船舶回弹能量;三孔防护装置吸能效果最优,单孔与双孔结构设孔角度分别取50°,60°范围内,其吸能效果均优于无孔防护装置;在船艏撞击范围内设孔,可为橡胶材料提供额外变形空间,增强防护装置抗撞能力;多孔防护装置孔间材料承担主要变形吸能作用,合适的孔间距有助于提高防护性能;孔间距较小的防护装置能吸收较多能量,但易导致材料压溃失效。

摘要：为研究不同金属泡沫铜填充率下金属泡沫铜对石蜡融化过程的传热规律,设计并搭建了一套可视化蓄能实验装置,并建立了对应的数学传热模型,分析了不同填充率下复合相变材料在融化过程中温度分布、固液相界面、速度矢量、液相分数和平均Nu的变化,得到了不同填充率下金属泡沫铜对石蜡相变过程的强化传热机理,并进行了实验验证。结果表明:当金属泡沫铜的填充率从0增大至1.28%时,复合相变蓄热材料的融化时间从901 s缩短至830 s,较纯石蜡减少了7.88%,而当泡沫铜填充率为1.28%时,石蜡内部温度为12.6 K,梯度最小;平均Nu从24.89下降到3.27,下降了86.9%。由模拟结果可得,填充率为0.43%、1.28%的复合相变材料液化速率较纯石蜡分别提高了1.61%、7.11%,这说明金属泡沫铜的填充率越大,强化传热效果越好。

摘要：为了设计高效、轻便、紧凑的叶轮机械,根据对转式离心透平的结构特点,选定9个独立初始设计变量,对大膨胀比对转式离心透平进行一维气动设计。采用中弧线叠加厚度方法进行高压静叶和低压动叶的叶片造型,通过压力面和吸力面单独造型完成缩放流道式高压动叶叶片造型,并采用CFX软件对其进行定常数值模拟。结果表明:大膨胀比对转式离心透平的流量、轮周效率及输出轴功均合理,各项气动设计值与一维设计值的误差均在3%以内,与所参考的两级离心透平相比,对转式离心透平效率提高了2.35%,径向尺寸减小了4.42%。

摘要：为了提高超低比转速离心通风机的气动性能,通过理论分析提出了降低超低比转速离心风机内部损失的扩压器设计方法,采用数值模拟的方法得到不同直径旋转扩压器和静止扩压器的性能特点,从风机静压、效率、扩压器静压恢复系数和滞止压力损失系数等方面对其分析比较。研究得到:在设计流量下,旋转扩压器直径增大8.7%后,风机静压提升6.8%,效率提高3%,扩压器静压恢复系数提高62.9%,扩压器内滞止压力损失减少71.9%,表明在尺寸允许范围内适当增大扩压器直径可获得更高的静压升,同时降低损失、提高效率;另外,静止扩压器壁面与通流之间的剪切力更大,损失更多,设计流量下静止扩压器比等直径旋转扩压器滞止压力损失增加75.2%,表明旋转扩压器比静止扩压器有更好的性能。

摘要：海上风力机等大型风电设备叶片较长,所承受气动载荷较大,易产生变形,影响气动性能和运行稳定性。针对这一问题,以美国NREL实验室的5 MW大型风电叶片为例,对其进行以各截面翼型形线、安装角及额定功率下桨距角为设计变量的高效低载三维优化。优化基于动量叶素理论和多岛遗传算法,以叶根弯矩最低和风能利用率最大为优化目标,并将优化叶片与原始叶片于变桨、变风况下的气动性能进行对比。结果表明:在设计工况下,相较于原始叶片,优化叶片在保证高气动效率的同时叶根弯矩降低了5%;变风况条件下,变桨前优化叶片的风能利用率平均提升了1%,叶根弯矩平均降低了5.8%,变桨后优化叶片的叶根弯矩平均降低了4%。

摘要：结合层流翼型与钝尾缘的特性,通过Hicks-Henne型函数对翼型参数化修型,基于多岛遗传算法及Xfoil气动分析,针对大型水平轴风力机翼型进行多目标函数、多设计工况、多约束条件下的优化设计,得到适用于大型风力机的高性能翼型族(USST翼型族)。其升阻比在大多数攻角下均高于同厚度的FFA、DU系列等现有风力机翼型族,且在同样的升力系数下具有更大的升阻比。最后为考核优化设计得到的翼型族,采用数值模拟方法对优化结果进行验证,证明设计得到的新型风力机翼型族具有优越的气动性能。

摘要：为改善风力机翼型动态失速性能,利用代理模型方法替代计算流体力学(CFD)方法开展翼型动态失速特性优化设计。通过CST参数化方法构建翼型几何外形,采用优化的拉丁超立方抽样进行试验设计,获得样本点处的气动力参数,建立高斯过程回归模型,依据改善期望最大准则增加样本点,不断提高模型精度。以降低风力机翼型的平均力矩与阻力系数为优化目标,以平均升力系数不降为限制条件,采用受自然启发的全局进化类遗传算法进行寻优。结果表明:与原始翼型相比,优化翼型综合气动性能更优,尤其是平均阻力与平均力矩系数,分别减小9.57%与16.6%;此外,优化翼型可抑制后缘涡向前缘发展,在一定程度上改善动态失速。