摘要：【目的】燃气轮机设计加工过程中,部件几何结构和运行条件存在着许多不确定性,从而引起燃机热力性能的显著波动。为了准确辨识燃机运行状态,需要定量评估这种不确定性对关联部件及整机总体性能的影响。【方法】基于蒙特卡罗方法和燃气轮机热力过程机理方程组,建立燃气轮机总体性能不确定性分析模型,研究部件效率、流量不确定性的定量传播特性。针对航改燃机结构,引入压气机效率、压气机进口流量、透平效率和冷却空气流量4个独立参数的不确定分布,获得各影响参数不确定性相互耦合及独立情况下,燃机总体性能及部件运行参数概率分布。【结果】相比于其他3个参数,透平效率的不确定性对燃机输出功率分布、效率和排温的影响更明显;压气机效率虽然对其他部件工作状态的影响范围更大,但当叠加其他不确定因素后,影响程度降低;整机各处的温度和输出功率更易受部件不确定性的影响。【结论】设计及运行中透平应是重点关注部件。在燃机使用中,监测温度及输出功率更能捕捉到部件性能的波动。

摘要：传统微槽群散热器(TMHS)因散热能力强、无功耗等优点,在LED散热领域广泛应用。然而,TMHS与LED光源基板之间需热界面材料填充,导致产生界面热阻,影响散热效果。为消除界面热阻,提高TMHS散热性能,实现大功率LED散热器小体积、轻量化,本文提出在LED光源基板上加工微槽,并将其与TMHS微槽取热表面设计成一体化器件,形成光热一体化微槽群散热器(PIMHS)。实验表明,PIMHS具有良好的散热能力、均温性能、光学参数以及可靠性。LED光源输入功率500 W时,PIMHS与TMHS相比,热阻下降4.5倍,LED光源表面温度下降30.34%,光效提升28.8%。并且,PIMHS可实现kW级LED光源散热,横向、纵向温差均小于1℃。

摘要：本文针对高温叶栅试验台的红外测温需求,设计了测温探头的防护结构,在尽量不干扰主流的前提下实现对测温探头的热防护与污染防护。通过CFD计算,分析了该结构设计的合理性。对冷却空气入口总压的影响进行分析,发现入口总压过小,会造成探头的高温烧蚀,总压过大,则会对主流产生较大干扰。最后对冷却水入口流速进行分析,结果表明,探头的冷却效果随流速增大而增强,当流速大于2 m/s时,冷却效果基本不随流速变化而变化。

摘要：气膜冷却在保护高温部件的同时,主流与冷气干涉会形成复杂的涡系结构并造成掺混损失,研究二者之间的作用机理对指导气冷涡轮优化设计具有重要意义。本文采用DES(Detached-Eddy Simulation)方法对平板圆柱气膜孔的流场进行非定常数值模拟,分析了涡系演变规律以及掺混损失。结果表明:随着吹风比的提高,冷气射流与主流的流动掺混过程表现为两种不同的模式,低吹风比时下游冷气主要受顺时针方向的迎风涡控制,高吹风比时逆时针方向的迎风涡和顺时针方向的背风涡同时控制下游冷气运动;频谱分析显示,流场扰动存在着明显的倍频关系,基频信号由脱落涡产生,频率大小与吹风比呈线性关系;损失分析表明,流场损失主要由冷气与主流的温差换热导致,占总熵损失的90%以上。

摘要：印刷电路板式换热器具有重量轻、体积小,紧凑度高和传热性能好等优点,非常适合用作舰用燃气轮机间冷器。本文针对舰用燃气轮机用的印刷电路板式间冷器进行了优化设计与分析,建立了印刷电路板式间冷器优化问题的数学模型,通过遗传算法的全局优化搜索能力分别以压降最小、质量最轻和紧凑度最高为目标进行间冷器结构参数优化,分析了固定热负荷条件下改变热侧工质质量流量对间冷器性能的影响。结果表明,单目标优化后的间冷器总压降减少了81.52%,总质量减轻了77.66%,紧凑度提高了69.10%。

摘要：本文以最优拉丁超立方试验设计方法构建样本库,采用椭圆基神经网络构建近似模型,结合多岛遗传算法搭建全自动优化设计系统。以排汽缸静压恢复系数最大化作为优化目标,采用此系统对某型号汽轮机机组排汽缸导流环型线进行气动优化设计。结果表明:各设计变量中导流环起始角度对排汽缸性能影响最显著。优化后排汽缸扩压器、排汽蜗壳性能均有改善,排汽缸静压恢复系数提高7.91%,总压损失系数下降5.98%。在其他运行工况,优化结构性能仍优于原型,且在THA工况下性能改善显著,排汽缸静压恢复系数提高13.45%,总压损失系数下降10.44%,表明该优化系统对汽轮机低压排汽缸气动设计有效可行。

摘要：发展压缩空气储能技术是解决可再生能源大规模接入电网的有效途径,也是实现“碳达峰,碳中和”目标的重要技术手段之一。轴流压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的重要部件之一,需要有宽工况、大流量、高压比等特点。采用数值模拟方法,以NASA Stage35为原型,通过正交试验法研究不同动静叶弯高、弯角之间的耦合关系,并对其进行优化。选取L49(7^(4))正交表,以失速裕度、峰值效率、压比为优化目标,选取动静叶的弯高、弯角4个试验参数,进行4因素7水平的正交设计。优化设计后失速裕度提升了60.56%,效率和压比降低幅度在可接受范围内。通过极差分析发现弯叶片可以普遍提高失速裕度,但是峰值效率和压比普遍降低,动叶弯角对压缩机的气动性能影响最大。叶根附近,采用弯叶片使吸力面角区分离更加严重;在叶展中部,采用弯叶片可以弱化激波强度,减少低能流体的堆积,削弱附面层与激波的相互作用;在叶尖处,采用弯叶片可以延迟叶尖泄漏流与主流的交界面到达叶尖前缘,扩大失速裕度。

摘要：现场动平衡是一种多学科交叉的技术手段,可以有效地解决复杂高速转子的不平衡故障问题,该研究需要同时考虑方法的适用性、稳定性、结构设计及实施方法。针对现场运行过程中旋转机械的不平衡问题,对目前整机动平衡技术的发展状况及其现场应用进行了综述,主要包括:概述了现场动平衡方法的基础和研究现状,从方法原理及现场应用的角度分析了各种方法的优、缺点;根据现场实际案例,对各方法在现场动平衡中的应用现况进行了介绍,对现场动平衡各方法存在的问题,以及其在推广时所面临的困难进行了总结;为解决旋转机械不平衡问题,提出了三维一体的动平衡体系。以上系统性方法可作为今后动平衡方法研究的重要方向。

摘要：与纤维增强复合材料相比,高强合金钢飞轮具有材料成熟、制造难度较低的优点,适用于对转子重量约束不强的飞轮储能转子轴系。本文分析了典型高强钢圆盘飞轮的储能密度、材料强度需求和动能储存材料成本。在考虑热处理淬透性、储能量等需求的基础上,设计了50 kW·h、7.5 kW·h两种飞轮结构,其中50 kW·h飞轮6000 r/min,圆周线速度376.8 m/s;7.5 kW·h飞轮转速18000 r/min,圆周线速度433.5 m/s,有限元应力分析表明其强度安全。研制了400 kW、7.5 kW·h工程试验样机,测试转速达18000 r/min,转子动能27 MJ。通过现场高速动平衡,轴系的最大振动幅值从70μm降低到了20μm以下,降低幅值达到70%。9000~18000~9000 r/min充、放电过程中输入电能21.5 MJ,输出电能19.5 MJ。

摘要：Co_(3)O_(4)/CoO体系因其较高的储能密度和良好的反应特性,在中高温热化学储热领域具有广阔的应用前景。利用热重分析和差示扫描量热法研究了不同的氧浓度和加热/冷却速率对Co_(3)O_(4)/CoO体系氧化还原反应过程的影响,并对还原反应动力学进行了分析。实验结果表明,提高氧浓度和加热/冷却速率均能提高氧化还原速率,但是较高的氧浓度可能会抑制还原反应。而氧浓度和加热速率对还原反应焓的影响不明显。动力学分析结果表明,还原反应符合随机成核模型Avrami-Erofeyev(A2)。经过优化计算,得到了较为精确的还原反应动力学模型,最终为基于金属氧化物氧化还原体系的热化学储热反应器的设计提供理论基础。