摘要：中国是世界上最大的二氧化碳(CO_(2))排放国和煤炭消费国,且以煤为主的能源结构短期内难以改变。在“碳达峰”和“碳中和”背景下,将CO_(2)捕集、存储或将其利用转化为高价值燃料和化学品,可减少对化石燃料依赖并同时降低CO_(2)排放,为燃煤电厂和能源化工的绿色转型提供关键技术支撑。电催化和微生物转化是利用CO_(2)生成可再生燃料及化学品的重要途径。电催化还原CO_(2)反应速率快,但产物种类多限于C_(1)和C_(2)的产物。微生物固定CO_(2)产物选择性高、多碳产物种类多,但电子传递和能量供给水平低导致反应周期长。将电催化还原CO_(2)和微生物转化耦合,可充分发挥两者的优势,有望实现高效制备高价值的多碳产物。分别介绍了单一技术路线下电催化还原和微生物固定CO_(2)的反应原理和典型产物,讨论了催化剂和反应器类型对电催化还原CO_(2)的影响,总结了微生物固定CO_(2)的微生物种类和生物代谢路径;综述了原位耦合和异位耦合2种电催化−微生物转化技术的耦合方式,概括了其系统构成、工作原理、电极材料及高值产物类型等。最后,对比了不同耦合方式的技术成熟度,并从电催化还原CO_(2)催化剂和反应器的开发和设计、高效工程菌种的构建、耦合体系的设计与集成和推动研究开发与产业联动4个方向进行展望。

摘要：中国自主研发的超声分子束注入技术在国际聚变装置中广泛应用,其中有效距离(即注入器出口至第1马赫盘的距离)是关键设计指标,尤其需保证此距离大于注入器至等离子体边界间的距离。本文针对中国环流三号(HL-3 Tokamak)的超声分子束系统进行了有效距离的深入研究。仿真结果显示,实际运行条件下,影响有效距离的关键因素是气源压力。模拟揭示了有效距离与气源压力间存在1/2幂指数关系,与常规超声分子束束流的定标规律相符,但在高压力比条件下,原定标关系可能低估有效距离。通过修正后的定标关系,研究表明中国环流三号装置中超声分子束系统的有效距离即使在小气源压力9×10^(4) Pa下也能满足注入器至等离子体边界距离的要求。

摘要：针对海洋温差能发电系统设计了发电功率为3 kW的向心透平,并使用CFD技术对设计的透平进行仿真研究和变工况分析,最后分析了动静叶径向间隙以及转子叶片数量对向心透平性能的影响。结果表明:设计的透平性能良好,等熵效率为84.96%;随着转速升高,透平的效率先增大后减少;透平的最佳转速也会随入口压力的增大而增加。入口压力升高会增加透平的输出功;随着转速的增大,流量逐渐减小。合理选择喷嘴与动叶轮之间的径向间隙,可使喷嘴出口处工质流动更加均匀;另外,将透平的转子叶片数量增加到8个,可提高透平性能。

摘要：由于流化床-热重分析仪(FB-TGA)将流态化与质量测量相结合,在表征传递与反应紧密耦合的反应过程中具有独特优势,因此总结了FB-TGA在化学链燃烧反应动力学及载氧体性能表征的应用进展.通过概述FB-TGA的构造发展,揭示其操作测量特性与性能优化方向;通过剖析FB-TGA的研究成果,阐述了载氧体气固反应动力学的新认知.解析了长周期循环中载氧体磨损和团聚的演化行为与过程规律,并为后续载氧体构筑、性能活性保持与反应器设计提出策略建议.

摘要：针对循环流化床(CFB)锅炉燃烧系统多变量、非线性、强耦合和参数时变等复杂特性给控制系统带来的问题,在对其动态特性进行深入分析的基础上,研究回料阀开度μv和一次风量F1对床温Tb、床压Pb的影响,并在此基础上总结出模糊控制器的设计和调整原则.运用该原则设计了CFB锅炉燃烧系统的模糊控制器,并通过Matlab仿真对控制规则的正确性和合理性进行验证.仿真结果证实了模糊控制器能有效地消除回路间的耦合,缩短了系统调节时间,增强了系统稳定性.所得出的控制规则对其他CFB锅炉燃烧系统的设计具有借鉴作用.

摘要：本文基于Simulink仿真和高速显微摄像仪设计搭建了一套闭式泵驱两相流回路系统,该系统具有可视化观测和自动控制小通道蒸发器流动沸腾传热过程。开展了小通道蒸发器内流型演变、传热特性和温度动态变化调控的定量研究,重点关注流型、流量、热负荷之间的耦合关系。研究结果表明,所构建的两相流回路系统借助储液罐控温调节能够实现系统运行参数的快速准确调控。小通道内工质流动沸腾呈现出单相流、泡状流、弹状流、搅拌流、环状流和反环状流等流型。对流传热系数随着热负荷增大经历单相流与两相流共存的急剧上升阶段、全区域两相流稳定区的均匀缓慢上升阶段以及处于临界不稳定换热区附近的下降阶段。并且,所采用的自动热控制算法能够实现流量、过冷度、壁温等运行参数的快速准确调控,赋予了泵驱两相流回路系统良好的热管理性能。

摘要：针对机炉协调系统,提出一种基于子空间辨识和多模型策略结合的数据驱动建模方法.基于多模型建模的分解合成原理,原有非线性系统首先被划分为若干个工作区间,通过获取与各工作区间对应的输入输出数据,使用子空间辨识的方法以获得局部状态空间模型.随后,利用各局部模型在切换点上的连贯关系,将所有局部模型转化到一组共同的基下,从而获得整体多模型系统.由于其数据驱动特性,该建模方法可以在系统机理和结构未知的情况下,被广泛用于各种类型对象,同时由于所得模型具有状态空间形式,因此又适用于高级控制器的设计.基于辨识模型,将多模型预测控制器用于机炉协调系统的大范围变工况调节.仿真研究证明了该方法的有效性.

摘要：以某循环流化床富氧燃烧中试系统为模拟对象,借助Aspen Plus流程模拟软件搭建了Oxy-CFB燃烧系统的稳态模型.在此基础上针对动态过程模拟进行改进,并利用Aspen Dynamics平台建立了该燃烧系统的动态模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证.基于动态模型对Oxy-CFB床温以及燃烧排放产物中二氧化碳、氧气、一氧化碳、一氧化氮等进行了仿真研究.研究表明,基于Aspen平台的动态过程模拟为Oxy-CFB锅炉燃烧系统的动态特性分析提供了新的研究手段,模拟所得的床温及烟气各组分随给煤量、一次风量阶跃变化的动态响应规律可为今后Oxy-CFB燃烧系统的控制设计提供重要依据.

摘要：以某船舶选择性催化还原(SCR)系统为研究对象,将计算流体力学(CFD)与响应面法(RSM)相结合,获得了催化剂尺寸、混合室位置等结构参数对于流场、脱硝效率和氨逃逸率的影响规律.在此基础上以CFD数据为样本拟合响应函数,并通过求解响应函数极值的方法实现了SCR装置结构的小型化.数值模拟结果表明,混合室的设置提高了尿素与尾气混合均匀性.同时,随着SCR反应器尺寸缩小,脱硝效率和氨逃逸量分别下降和增加.通过RSM优化后的SCR反应器可缩小15.9%~45.2%,混合室的最佳位置为SCR前1.70~2.39 m处,优化后系统脱硝效率超过90%,氨逃逸量小于5×10^-6 .

摘要：基于装置各部件固有频率相等的方法,设计制作了一种在平面声腔侧壁离散对称布置16极Helmholtz声源的实验装置,研究了平面声腔内由16极Helmholtz声源构造的复合声场及其对颗粒的操纵特性.通过理论和实验研究了Helmholtz声源的频率特性、平面声腔的谐振特性、平面声腔内复合声场的时空变化特性以及复合声场对平面声腔内充注的烟气颗粒操纵的有效性.结果表明:运行频率为1.805 k Hz时,16极Helmholtz声源耦合的平面声腔能够实现同步谐振;平面声腔内形成了声压幅度逐渐衰减的环形复合声场;烟气颗粒被聚集在靠近壁面约0.5个波长的环形区域内,在平面声腔的中部形成了无颗粒区,颗粒聚集区与无颗粒区的面积比约为16∶9.