摘要：流道结构的优化设计是提高质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells,PEMFC)综合性能的有效路径。该文针对PEMFC的流道结构,提出一种新的双梯形渐缩流道,构建并验证其三维数值仿真模型;基于场协同理论提出PEMFC中的多场协同性能分析评价方法。通过对比平行梯形流道和渐缩梯形流道,发现渐缩流道电池的输出功率、氢气利用率以及膜排水能力均得到有效提升,同时可降低最大温度梯度。基于提出的多物理场协同性评价指标,发现渐缩流道PEMFC与平行梯形流道PEMFC相比,在阴极/阳极流道内浓度场、温度场与速度场的协同性能均提高,在两催化层内传热传质与传递电动势协同性能平均提高约10.4%,膜内的水分浓度场、温度场与速度场的协同性提高25.3%。结果可为改善PEMFC的性能提供一定理论基础。

摘要：在气液两相流的测量中,流型的准确识别是压降、换热等热工参数测量的基础。传统的两相流方法由于试验条件和数据的局限性使得在不同工况下的适用性有限。人工智能算法可以同时兼顾效率和精度,但特征提取方法仍是识别的难点。流型的准确识别对于解释数据,改进模型,以及提高应用效果方面具有重要意义。因此提出了一种基于卷积自编码器的无监督学习的特征提取方法,将特征提取后分别输入到随机森林,支持向量机以及前馈神经网络分类器中进行分类。实验结果表明,对四种流型的识别精度都达到了99%以上,说明卷积自编码器特征提取方法能显著地提高分类算法的准确率,对不同的分类器具有很好的兼容性,也为今后流型识别的特征提取方法提供了帮助。

摘要：针对实际测量中设备观察口有限、对于特定位置或受背景辐射影响较大位置的温度测量问题,设计了一种共焦辐射微孔相机,将共焦技术与光学层析技术相结合,利用格林函数的双调和算子插值算法重建全场火焰温度.首先,介绍了共焦辐射微孔相机测温的基本原理,对该相机的聚焦位置及聚焦系数进行了实验标定,并用黑体炉标定了共焦辐射微孔相机的测量信号与火焰辐射强度之间的关系;最后通过层析算法和格林函数双调和插值算法对火焰温度场进行重建.结果表明:共焦辐射微孔相机测量重建结果与燃烧温度场的分布趋势大致相同,重建误差不高于10%,具有较好的灵活性和良好的抗噪性.

摘要：为抑制叶片表面流动分离,提升叶片气动性能,提出在叶片表面安装涡流发生器的设计方案。以DU97-W-300叶片段设置涡流发生器为研究对象,采用正交实验设计方法,探究该叶片段涡流发生器高度、长度、安装角、弦向安装位置、间距、节距对叶片气动性能的影响,从而确定涡流发生器参数设计基本规律。研究结果表明:影响叶片气动性能大小的涡流发生器参数依次为涡流发生器间距、节距、长度、高度、弦向安装位置、安装角;最优涡流发生器参数组合规律为高度0.75ξ(ξ为叶片边界层厚度)、长度1.60ξ、安装角20.0°、弦向安装位置10%叶片弦长、间距1.60ξ、节距0.80ξ,可以使该叶片最大升力系数增大40%,最大失速攻角增大9.5°。

摘要：压缩二氧化碳储能系统具有储能密度大、系统设备紧凑、运行寿命长等优点。膨胀机是储能系统的关键设备,对整个储能系统的效率和性能有直接影响。综述了各类膨胀机的研究现状;介绍了不同类型二氧化碳膨胀机的工作原理及特点;提供了可在压缩二氧化碳储能系统中应用的膨胀机类型;分析了应用于储能系统的4种膨胀机存在的问题及其解决方案;指出了二氧化碳膨胀机的研究方向,包括设计方法优化、关键部件结构优化、泄漏、密封、摩擦、润滑等,为压缩二氧化碳储能系统膨胀机的优化设计提供参考。

摘要：质子交换膜(PEM)电解水制氢技术是可再生能源存储与转化的重要技术手段。目前,国内外研究者在非贵金属析氧反应(OER)催化剂方面开展了大量的工作。但是,在PEM电解水阳极的强酸性条件下,催化剂仍难以兼顾催化活性和稳定性。为此,本文对PEM电解水用非贵金属酸性介质OER催化剂的研究进行了系统总结和分析。首先,基于PEM装置的工作特点提出了PEM电解水用OER催化剂的性能指标;第二,阐述了OER催化过程的基本原理;第三,系统介绍了碳基材料、过渡金属氧化物、过渡金属硫化物、过渡金属磷化物和多金属氧酸盐等非贵金属OER催化剂的研究进展,重点分析了其催化活性和稳定性的改进策略;最后,从PEM电解水需求和材料改性两方面对OER催化剂的设计进行了展望。

摘要：为了探究煤气化过程中氧气添加量和气化介质添加种类对于煤气化效率的影响,以及煤气化整体联合循环(IGCC)发电系统的集成优化,将以2种含氧量差别较大的煤种为例进行模拟分析。首先基于平衡反应模型对比了2煤种在不同总氧碳化学计量比(考虑煤自身含氧量)情况下对气化特性的影响结果;之后分析了分别添加CO_(2)与蒸汽作为气化介质时气化特性的变化规律,优化了其气化特性;最后在此基础上考虑CO_(2)捕获,提出了一种CO_(2)辅助气化、纯氧燃烧、部分烟气再循环的新型IGCC发电系统,并对其燃气轮机模型进行了模拟优化。结果表明:总氧碳化学计量比为0.47时煤气化的特性最佳;在此最佳总氧碳化学计量比条件下,添加CO_(2)作为煤气化流程气化介质,相比于传统添加蒸汽作为气化介质,可以使冷煤气效率提升约1.3%;基于此气化方法集成新型IGCC系统与传统燃烧前脱碳的IGCC发电方式相比,其净发电效率提高了约1.5%,?效率提高了约1.7%,该研究为设计低碳高效的IGCC发电系统提供了新思路。

摘要：传统钠离子电池铁锰基正极材料具有价格低廉、理论比容量和工作电压高的优势,受到了广泛和深入的研究,但是铁锰基层状氧化物在充放电时晶体结构会发生不可逆相变,容量和循环稳定性会迅速衰退,不利于大规模应用和发展。针对这种问题,本工作采用阴离子F^(-)掺杂和金属氧化物CuO包覆制备出P2/O3混合相Na_(0.85)Ni_(0.3)Fe_(0.2)Mn_(0.5)O_(1.95)F_(0.05)@CuO铁锰基正极材料,并分析了不同包覆温度下材料的电化学性能。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量分散谱(EDS)显示CuO对材料表面实现了致密均匀包覆,非原位X射线衍射分析(ex-situ XRD)结果表明材料在充放电过程中未出现不可逆相变,晶体结构保持良好。Na_(0.85)Ni_(0.3)Fe_(0.2)Mn_(0.5)O_(1.95)F_(0.05)@CuO-800材料在2.0~4.2 V时首次放电容量为122.7 mAh/g,100圈循环后容量保持率为72.62%;在5C和10C大倍率充放电电流密度下经过200圈和800圈循环后放电比容量仍达到75 mAh/g和60 mAh/g,容量保持率为82%以上。结果表明F^(-)掺杂形成的强TM—F键以及均匀致密包覆的CuO层保持了材料晶体结构的稳定性,抑制了不可逆O2相的产生,减少了电极材料与电解质之间副反应的发生,避免了因过渡金属离子的溶解造成正极材料剥落。本工作显著提升了材料在高倍率下的长循环性能,为高倍率和长循环稳定性的铁锰基正极材料设计提供了依据。

摘要：针对300 MW超临界二氧化碳(SCO_(2))部分冷却循环和部分冷却再热循环燃煤发电系统,建立了热经济性数学模型,以循环热效率η_(t)、系统㶲效率η_(ex)及平准化度电成本C_(LCOE)为评价指标,对不同系统和不同关键参数进行热经济性对比分析。结果表明:在设计工况下,与部分冷却循环系统相比,在部分冷却再热循环下η_(t)高0.33%,η_(ex)高0.35%;在相同参数条件下,2个发电机组燃煤消耗成本占比均超过70%,锅炉成本远高于其他设备成本;存在最优的主压缩机入口压力,使得η_(t)、η_(ex)达到最大,同时C_(LCOE)达到最小;随着主压缩机入口温度的增大,η_(t)、η_(ex)逐渐减小,C_(LCOE)则逐渐增大;η_(t)、η_(ex)随着透平入口温度的增大线性提升,C_(LCOE)则先减小后增大。

摘要：近年来,有关中温铯热管的研究较少,主要因为铯热管造价昂贵且铯金属化学性质活泼,开展实验难度较大,因此通过数值模拟方法对铯热管启动特性与内部相变等过程进行分析预测具有重要意义。首先,本文开展铯热管冷启动实验,并基于目前的热管模拟模型,利用UDF建立蒸发与冷凝的自适应模型,对比实验热管稳态壁温与数值模拟计算壁温,最大温差小于20K,且较好地呈现了热管末端的温度突降,证明了模型的准确性。其次,基于竖直铯热管变功率冷态启动实验,模拟获得铯热管启动过程中热管壁面温度及内部工质相态分布的演变过程;并利用壁面温度的平均差数值评价有效长度上的均温性。最后,通过模拟研究改变热管蒸发段长度(200mm和120mm)、加热功率(1028.2W和844.4W)及充液率(8.8%、12%和15%),对比分析其相态分布、温度分布及压力分布;综合热管有效工作长度、壁面均温性、蒸发段液相堆积与干烧现象,分析蒸发段长度与充液率的最佳配比,为热管的优化设计提供基础。