动力工程学报

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锅炉技术

对冲旋流燃烧锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛分布特性

李永生, 刘建民, 陈国庆, 黄启龙, 蔡培

2017, 37(7): 513-519.

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以某660 MW超临界对冲旋流燃烧锅炉为研究对象，采用现场试验和数值模拟相结合的方法，考察了不同运行工况下锅炉侧墙水冷壁近壁区还原性气氛的分布特征，分析了机组负荷、运行氧量、燃尽风开度及燃烧器二次风配风方式等燃烧调整手段对侧墙水冷壁近壁区烟气中O₂体积分数、CO体积分数、H₂S质量浓度以及脱硝入口NO_x质量浓度的影响.结果表明：负荷越高，侧墙近壁区还原性气氛越强，高温腐蚀主要发生在高负荷工况下；提高运行氧量、降低燃尽风风量，虽可提高侧墙水冷壁近壁区烟气中O₂体积分数，但提高幅度有限，且影响NO_x质量浓度；提高靠近侧墙燃烧器的二次风量，降低二次风旋流强度对侧墙近壁区烟气组分的影响并不明显.

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锅炉技术

强弱射流型MILD富氧燃烧器燃烧特性的数值分析

金圻烨, 周月桂, 金旭东, 郑婷婷

2017, 37(7): 520-524.

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采用计算流体力学（CFD）数值模拟方法对一种强弱射流型MILD富氧燃烧器的流动和燃烧特性进行了分析.采用有限速率/涡耗散（FR/EDM）模型预测了丙烷MILD富氧燃烧过程中烟气速度场、温度场、组分体积分数分布和烟气内循环流量比等宏观特征，并与已有实验数据进行比较，验证了模型的准确性.在此基础上深入分析了MILD富氧燃烧的化学反应区结构、湍流和化学反应时间尺度等微观特征.结果表明：强烈的烟气内循环充分地稀释并预热主反应区内的反应物，减缓了化学反应速率，从而降低了火焰峰值温度，揭示了强弱射流型MILD富氧燃烧的低氧温和燃烧特征.

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锅炉技术

基于声学层析成像的炉内温度场重建算法研究

刘厦, 刘石

2017, 37(7): 525-532.

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为了获取快速准确的锅炉温度场在线监测信息，提出了一种基于声学层析成像（AT）测量的代数重建-神经网络（ART-NN）温度场重建算法，该算法结合了代数重建方法（ART）和BP神经网络方法的优势.采用该算法对多种典型的温度场模型进行数值仿真，分析了算法的重建结果和稳健性，并利用实验研究进一步评估该算法的性能.结果表明：ART-NN算法的重建质量和稳健性要优于Tikhonov正则法、Landweber迭代法和ART方法，为提高锅炉炉膛温度场重建质量提供了一种有效方法.

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汽轮机与燃气轮机

碰摩拉杆转子非线性动力学响应特性

胡亮, 柳亦兵, 赵立, 周超

2017, 37(7): 533-539.

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对定点碰摩故障状态下拉杆转子的非线性动力学响应特性进行了研究.将轮盘之间的非线性接触特性等效为具有非线性抗弯刚度的弹簧，基于达朗贝尔原理建立了考虑轮盘之间非线性接触特性、非线性油膜力以及碰摩力作用的拉杆转子轴承系统运动方程，并采用数值积分方法对运动方程进行求解，分析了系统位移响应随轮盘的转速和碰摩刚度等参数变化的规律.结果表明：轮盘之间的非线性接触对系统位移响应特性影响较大；随着轮盘转速的升高，系统呈非线性特性；碰摩刚度是影响拉杆转子轴承系统运动状态的重要因素，若增大碰摩刚度，系统的运动状态将发生改变.

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工程热物理

重力热管流动与传热特性的数值研究

战洪仁, 张海松, 李春晓, 吴众

2017, 37(7): 540-545.

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采用计算流体力学（CFD）软件，在流体体积（VOF）模型中引入Boussinesq近似模型，以水为工质对不同加热功率下的重力热管进行了数值模拟，将实验、理论与数值结果三者结合对其内部流动与传热过程进行了分析.结果表明：CFD模拟得到的壁温与实验壁温吻合较好，可以用CFD可视化定性分析加热功率对重力热管传热特性的影响；在10~80 W范围内，随着加热功率的增大，蒸发段对流传热系数先增大后减小，冷凝段对流传热系数一直增大；当加热功率超过一定值时，蒸发段传热性能恶化，CFD可视化结果显示液池干涸，达到传热极限.

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自动控制

火电厂主蒸汽温度UMDA整定模糊PID控制算法

王天堃

2017, 37(7): 546-551.

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针对火电厂锅炉主蒸汽对象的温度控制变参数、大时滞问题，提出了一种基于单变量分布估计优化算法（UMDA）整定的模糊PID控制算法，以改善温度控制效果.对于给出的大时滞系统模型，首先在PID控制器的基础上通过模糊控制规则并行地进行辅助修正，采用UMDA对其中参数进行整定，实现对模糊PID的自整定优化设置，最后对所设计的时滞温控系统进行仿真分析.结果表明：采用所提方法系统在无扰情况下基本不存在超调，摄动输入下也能明显地降低超调量，且调整时间较短，明显改善了原系统的动态性能和静态性能.

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自动控制

基于内分泌单神经元滑模的核电站稳压器控制

赵明, 叶建华, 李晨晶, 陈鹏飞

2017, 37(7): 552-557.

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针对系统较为复杂的核电站稳压器，在生物神经内分泌腺体激素调节的原理上，设计了一种包含长反馈和超短反馈的双层控制器.在内模和滑模复合控制系统中，内模控制器即内分泌单神经元PID负责控制系统的跟踪性能，滑模控制器负责消除系统的干扰.引入模糊控制整定单神经元PID的输出增益，建立稳压器压力和水位控制的仿真模型.结果表明：内分泌变增益单神经元滑模的控制器相较于传统PID控制器具有更加优良的性能.

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辅机技术

叶顶形状对轴流风机气动噪声影响的数值研究

叶学民, 张建坤, 李春曦

2017, 37(7): 558-568.

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以某两级动叶可调轴流风机为例，采用Fluent软件对5种改进的叶顶形状下的风机性能进行了模拟，并引入大涡模拟和FW-H声学模型获得了不同叶顶形状下风机的噪声源分布和气动噪声特征.结果表明：5种叶顶形状均可有效提高风机性能，提升效果依次为逆流向斜槽、双斜槽、上阶梯叶顶和下阶梯叶顶，而顺流向斜槽仅在小体积流量下使得风机性能明显提升；叶顶形状改进后，叶顶泄漏涡的影响增强，造成叶顶区和叶片前缘噪声显著增大，为风机内主要噪声源；风机各区域的声压幅值均受显著影响，且越靠近噪声源，受影响越突出；该风机内噪声主要以中低频的旋转噪声为主，各区域噪声均在基频位置达到最大值，叶顶形状改进后声压级随频率增大发生小幅提高，频谱形态发生明显改变.

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环保技术与设备

燃煤机组SCR脱硝系统近零排放下热工控制研究与工程实践

李德波, 曾庭华, 廖永进, 冯永新, 毛奕升, 谢斌, 张桂平

2017, 37(7): 569-576.

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针对某燃煤电厂进行"近零排放"改造后，SCR脱硝系统无法实现长时间稳定的NO_x排放的现状，从热工控制逻辑着手进行研究，并进行工程应用，提出了适合"近零排放"改造后SCR脱硝系统热工控制的关键技术.结果表明：通过NO_x生成端优化，机组NO_x平均质量浓度进一步降低，基本控制在200 mg/m³；在原有的前馈-反馈串级控制基础上引入智能预测前馈控制，有效地进行偏差调节；烟囱出口NO_x质量浓度超过50 mg/m³的时间进一步减至0.

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环保技术与设备

大流量低背压螺旋喷嘴的流量分布特性研究

周昊, 郭无双, 朱义凡, 马伟伟

2017, 37(7): 577-583.

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利用流量分布测试系统对大流量低背压螺旋喷嘴的流量分布特性进行实验研究.采用排状量筒法，测量不同高度不同孔径螺旋喷嘴的流量、每层喷雾面位置、雾化角以及径向体积流率，分析螺旋喷嘴的尺寸参数对其流量分布特性的影响规律.结果表明：相同压力下，螺旋喷嘴的高度H与孔径D的比值H/D越大，质量流量越小，雾化角越大，每层喷雾面径向体积流率越小；不同压力下，压力越高，质量流量越大，同一螺旋喷嘴的雾化角越大，每层雾化面的位置距喷嘴中心的距离越远.

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新能源

风力机组尾迹控制策略研究

王渊博, 李春, 缪维跑, 丁勤卫, 郝文星

2017, 37(7): 584-589.

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为减小风力机尾迹的影响，以实现风场总功率最大化及风力机组气动性能全局协调控制的目标，采用大涡模拟（Large Eddy Simulation， LES）方法，基于致动线模型，利用开源CFD软件OpenFOAM对9种风力机组偏航控制及9种风场错列布置进行数值模拟，比较这18种方案的风场总功率，并结合流场参数分析不同尾迹控制策略影响风场下游风力机的流动机理.结果表明：尾迹对下游风力机气动性能影响严重；2种尾迹控制方法均可实现全风场优化，其中各偏航控制下，风场总功率最大可提高35.3%，风场错列布置时最大可提高68.5%.

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核电技术

核电厂汽轮机滑油冷却器新结构性能研究

杨建锋, 王秋旺

2017, 37(7): 590-596.

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为了克服传统弓形折流板管壳式滑油冷却器的固有缺点，提出了双层连续螺旋折流板管壳式滑油冷却器.采用Realizable k-ε湍流模型结合标准壁面函数的方法，对比分析了弓形折流板管壳式以及单、双层连续螺旋折流板管壳式滑油冷却器的壳侧流线分布及传热和阻力性能.结果表明：与弓形折流板相比，连续螺旋折流板壳侧不存在流动死区，壳侧传热系数有所增大，压降有所降低，综合性能显著提高；双层连续螺旋折流板的壳侧传热系数介于弓形折流板和单层连续螺旋折流板之间，压降最低，综合性能与单层连续螺旋折流板相当.

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