动力工程学报

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锅炉技术

亚临界W火焰锅炉磨煤机组合运行方式优化数值模拟

马仑, 方庆艳, 田登峰, 张成, 陈刚

2015, 35(7): 517-523.

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在不同磨煤机组合运行方式下对一台600 MW 亚临界W火焰锅炉炉内流动、燃烧、传热及NO_x排放特性进行了数值模拟,并与实测结果进行了对比.结果表明:不同磨煤机组合运行方式对煤粉颗粒在炉内的燃烧、平均停留时间、燃尽率、NO_x排放特性及侧墙壁面附近温度分布等均有不同的影响;在兼顾燃烧效率、大屏过热器入口截面烟气温度和飞灰含碳量的同时,相比于6台磨煤机同时运行,5台磨煤机组合运行、停运靠近侧墙磨煤机的方式有利于降低NO_x的排放质量浓度,达到了减排目的,同时下炉膛翼墙及侧墙区域结渣程度明显减轻.

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锅炉技术

基于效益模型的锅炉燃烧综合性能多目标优化

周建新, 方绪文, 孙立永, 喻聪, 司风琪, 徐治皋

2015, 35(7): 524-530.

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建立了锅炉燃烧综合性能多目标优化问题的数学模型,给出了基于改进的多目标粒子群优化算法的解决方案,提出了兼顾经济、环保和节能的锅炉燃烧优化综合评价目标,并对由锅炉效率、NO_x排放质量浓度和辅机电耗构成的三目标寻优问题进行优化,提出了一种基于效益模型的多目标优化结果判别方法.结果表明:多目标粒子群优化算法可有效处理多目标之间的寻优比较工作,利用其多点并行搜索特性能够同时得到含有多组非劣解的Pareto最优解集,通过判别方法可以快速确定最优燃烧调整方式.

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锅炉技术

内嵌逆流柱型风帽阻力特性冷态试验研究

范金龙, 宋国良, 宋维健, 孙运凯

2015, 35(7): 531-536.

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基于660 MW循环流化床(CFB)锅炉原型风帽,结合冷态试验与理论分析,研究了内嵌逆流柱型风帽的结构尺度、风帽局部阻力分配特性、背压及多风帽布置方式对风帽阻力的影响.基于大量试验数据,结合Levenberg-Marquardt (LM)算法和通用全局优化算法,获得了风帽阻力计算模型.结果表明:风帽阻力除了与风速有关外,还与风帽的结构尺度有关;在风帽局部(如芯管、风帽头小孔、环缝、折转处和芯管小孔)阻力分配中,芯管小孔风速的影响最为显著;风帽阻力随着背压的升高呈单调减小趋势,多风帽布置方式对其阻力的影响不明显;通过该模型计算得到的风帽阻力计算值与试验值基本吻合.

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锅炉技术

余热锅炉汽包内波形板分离器性能试验研究

韩子墨, 池作和, 王进卿, 张光学, 杨文, 罗飞

2015, 35(7): 537-542.

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针对余热锅炉汽包内常用的无钩、单钩和双钩3种波形板分离器,改变入口风速时对其总分离效率、单级分离效率、入口液滴粒径、出口液滴粒径和阻力系数进行冷态试验研究.结果表明:双钩波形板分离器的总分离效率最高;3种波形板分离器的临界破膜速度分别约为2 m/s、5 m/s和7 m/s;无钩和双钩波形板分离器前3级的单级分离效率远高于后3级;随着入口风速的增大,单钩波形板分离器后3级单级分离效率的上升幅度较大,尤其是第6级单级分离效率的上升幅度最为明显;3种波形板分离器出口液滴粒径均在达到临界破膜速度时迅速增大;单钩波形板分离器的阻力系数远大于无钩和双钩波形板分离器;综合考虑,双钩波形板分离器的性能最优.

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锅炉技术

高体积分数CO₂气氛下NO-煤焦反应特性

张永春, 张军

2015, 35(7): 543-548.

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以李家塔烟煤和锦界烟煤煤焦为研究对象,利用固定床反应器系统,研究了高体积分数CO₂气氛下煤焦异相还原NO的反应特性,分析了反应气氛、CO₂体积分数、O₂体积分数、NO初始体积分数和热解温度等对煤焦还原NO的影响.结果表明:反应气氛中高体积分数CO₂的存在不利于煤焦还原NO,且CO₂体积分数越大,越不利于NO还原;当反应温度较低时,反应气氛中O₂对煤焦还原NO具有一定的促进作用,但当反应温度较高时则不利于NO还原;随着NO初始体积分数增大,NO还原率降低;随着热解温度的升高,煤焦还原NO的能力下降.

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自动控制与监测诊断

基于耗散理论的超超临界机组PID非线性协调控制研究

谷俊杰, 孙大龙

2015, 35(7): 549-555.

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提出了一种新的超超临界机组PID协调控制器的设计方法,该方法以耗散理论为核心思想.首先建立超超临界机组非线性模型,将机组的工作点平移,简化机组模型,将积分项引入简化后的模型中,根据控制输入量和输出量的不同将模型分解为2个子系统,然后根据各个子系统具体情况采用不同的设计方法,最终构造出PID协调控制器,并将其应用到1 000 MW超超临界机组中进行仿真验证.结果表明:该控制器具有良好的给定值跟随性和抗干扰性.

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自动控制与监测诊断

基于果蝇优化算法的汽轮机调节系统参数辨识

江效龙, 魏乐, 盛锴, 闫媛媛, 彭双剑, 朱晓星

2015, 35(7): 556-561.

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为了建立用于电力系统稳定计算的汽轮机调节系统的准确模型,通过现场试验的方法得到某电厂试验数据并进行了相关预处理,采用果蝇优化算法对该电厂汽轮机调节系统各环节的参数进行辨识,最后对辨识结果进行仿真校核,给出仿真曲线与实测曲线的对比结果,并计算出各误差指标.结果表明:所采用的果蝇优化算法适用于汽轮机调节系统参数辨识,经过仿真校核得到的模型与机组实际特性趋于一致,验证了该方法的实用有效性.

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辅机技术

基于改进Kriging代理模型的自适应序列优化算法在离心压缩机蜗壳设计中的应用

曹安国, 吴亚东, 刘鹏寅, 杜朝辉

2015, 35(7): 562-567.

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提出了一种基于改进Kriging代理模型的自适应序列优化算法,并利用Matlab软件开发相应的优化平台.采用该优化平台,针对某特定流量工况,以质量流量平均总压损失系数为目标变量对离心压缩机蜗壳系统模型进行气动优化设计,并对优化前后蜗壳模型进行对比计算,来验证优化结果在实际蜗壳系统中的适用性.结果表明:优化后蜗壳的总压损失系数小、静压恢复系数大,性能得到改善.

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辅机技术

滚筒冷渣机料床温度分布及传热性能研究

孙立军, 刘柏谦, 谭培来, 姚嘉彬

2015, 35(7): 568-573.

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为了分析滚筒内高温灰渣的传热过程,研究了不同转速及灰渣填充率下水冷滚筒中循环流化床锅炉高温灰渣的冷却过程,得到了不同转速下的最佳灰渣填充率.结果表明:灰渣料床内存在“高温核心区”,其位置与“运动核心区”近似一致;被动层内灰渣运动圆周方向上,同一颗粒轨迹线上灰渣温度近似相等,可根据灰渣距筒壁的径向距离划分等温带;传热速率随灰渣填充率增大而增大,但增大速率逐渐减缓;随滚筒转速的增大,最佳灰渣填充率先增大后减小,在5 r/min下,最佳灰渣填充率最大,为28.7%.

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辅机技术

单级轴流风扇单音噪声源及噪声辐射特性的数值研究

张建华, 楚武利, 刘炜

2015, 35(7): 574-580.

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基于三维非定常不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型,对单级轴流风扇内部的非定常黏性流场进行了数值研究,根据转静干涉的流场分析结果鉴定此风扇的主要噪声源位置及其成因,并基于Lighthill声类比理论的FW-H方程耦合非定常流场计算结果研究了风扇的单音噪声辐射特性.结果表明:静叶前缘的压力脉动是转静干涉单音噪声的主要噪声源,其来源于上游转子尾迹、叶顶间隙泄漏涡以及由尾迹诱导的一对旋转方向相反的漩涡对静叶前缘的周期性冲击;风扇的单音噪声以转静干涉噪声为主,基频声压分量居主导地位,噪声主要从管道出口方向向外传播.

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环境科学

可溶与不可溶混合PM_2.5的蒸汽相变凝结增长

李林, 凡凤仙

2015, 35(7): 581-587.

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建立了蒸汽相变凝结增长的动力学模型,利用数值模拟方法研究可溶与不可溶颗粒组成的混合PM_2.5的凝结增长特性,分析了操作参数对相变凝结增长效果的影响.结果表明:PM_2.5中可溶颗粒所占比例越大,凝结增长后数目浓度峰值粒径和中位粒径越小,粒径分布越分散;与单一组分的不可溶颗粒相比,可溶颗粒的混入极大地改变了凝结增长后的粒径分布;粒径越小的可溶与不可溶颗粒的凝结增长速率越接近,粒径大于0.3 μm时,可溶颗粒的凝结增长速率和最终粒径明显大于不可溶颗粒;较高的初始饱和度和温度能够促进混合PM_2.5的凝结增长;随颗粒数目浓度的增大,凝结增长后数目浓度峰值粒径减小,粒径分布更为分散.

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新能源

风力机非定常气动力降阶模型

郭强, 刘鹏寅, 竺晓程

2015, 35(7): 588-592.

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由于在非定常气动环境下运行的风力机会受到非定常气动载荷的作用,采用2种降阶模型(ARMA模型和Volterra级数模型)对风力机翼型的非定常气动载荷进行了预测,并将预测结果与CFD仿真结果进行比较,以验证模型对非定常气动载荷的预测能力.结果表明:在流动附着工况下,ARMA模型有较好的预测能力,在流动分离工况下Volterra级数模型的精度较高;这2种降阶模型能够在相对较小的计算成本条件下给出不同工况下风力机随时间变化的气动特性,为风力机气动弹性方面的设计与优化提供参考.

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新能源

尾缘修剪对风力机翼型气动性能的影响

叶舟, 郝文星, 祖红亚, 李春

2015, 35(7): 593-598.

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对S809和S805 2种厚度不同的翼型进行尾缘修剪,采用翼型设计分析软件Xfoil对修剪前后翼型的气动性能进行计算,研究了不同程度尾缘修剪对翼型气动性能的影响,并采用CFD数值模拟方法进行流场特性分析.结果表明:尾缘修剪后会引起翼型在附着流区升力系数减小,最大升阻比减小,减小程度随着修剪程度的增加而加剧;对于厚度不同的翼型,尾缘修剪对其影响的主要区别在于失速区较厚翼型阻力系数减小,较薄翼型升力系数增大;翼型表面压力系数因尾缘修剪而发生改变,较厚翼型压力分布变化较为明显;尾缘修剪对尾流的扰动会影响翼型表面其他部位的流动,进而影响翼型气动性能.

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新能源

消除复合抛物面聚光器二次反射的设计研究

谢胡凌, 魏进家, 高阳, 赵亮

2015, 35(7): 599-604.

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建立未截短的原复合抛物面聚光器(CPC)、1/2截短CPC以及消除二次反射设计CPC的数学模型,根据光线追踪法和蒙特卡罗法,在几何聚光比为2~10内,计算CPC高度与出射光孔宽度的比值,并依据该比值分析CPC的经济性,计算CPC最佳均匀面上的非均匀度和最大辐照度,进而分析CPC聚光均匀性.结果表明:在相同几何聚光比下,消除二次反射设计CPC的经济性和聚光均匀性最好.

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