动力工程学报

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锅炉技术

非均匀布风内循环流化床中气泡特性的可视化研究

刘典福, 孙雍春, 周超群

2019, 39(1): 1-6.

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可视化

采用数字图像处理技术对非均匀布风内循环流化床中气泡形状、气泡尺寸沿床层高度方向的变化、气泡运动轨迹及气泡上升速度等特性进行了可视化研究。结果表明：非均匀布风内循环流化床中只在高风速区产生大量向上运动的气泡；气泡沿床层上升，气泡形状逐渐向水平方向发展，且气泡尺寸增大；气泡在上升过程中存在横向偏移，增大高风速区流化速度，气泡横向偏移量增大；沿床层高度方向，气泡运动速度有较大波动，为非均匀布风内循环流化床的设计和运行提供了科学依据和理论基础。

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锅炉技术

基于O₂/CO₂气氛的煤粉燃烧性能研究

应芝, 郑晓园, 崔国民

2019, 39(1): 7-12.

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采用热重分析法研究富氧燃烧（O₂/CO₂）气氛、O₂体积分数和煤粉活性对褐煤、烟煤、无烟煤3种煤粉燃烧性能的影响，并进行分温度区间的燃烧反应动力学分析。结果表明：褐煤和无烟煤发生非均相着火，烟煤发生均相-非均相着火；相比空气气氛，O₂体积分数相同的O₂/CO₂气氛下煤粉的着火温度和燃尽温度升高，燃尽时间延长；在O₂/CO₂气氛下，当O₂体积分数增大时，煤粉着火温度和燃尽温度降低，燃尽时间缩短；相同气氛下，煤粉活性显著影响其着火和燃尽；根据综合燃烧特性指数判断，增大O₂体积分数显著改善了煤粉的燃尽特性；在低温区，煤粉燃烧属于0.3级反应，在高温区则为1~2.5级反应。

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锅炉技术

超临界机组流动加速腐蚀边界层流动模拟与分析

肖卓楠, 白冬晓, 王超, 何丽娟, 陈伟鹏, 徐鸿

2019, 39(1): 13-16.

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流动加速腐蚀（FAC）是电厂高压漏水、管道断裂等主要事故的原因，采用Fluent软件模拟管道的流动加速腐蚀规律，将微观与宏观研究联系起来，分析了温度、流速、管型与边界层流动及流动加速腐蚀之间的规律。结果表明：与其他温度相比，150℃时管道边界层处的Fe²⁺质量浓度增大，边界层的厚度更薄，边界层的腐蚀较严重，对流动加速腐蚀的影响也较大，为最易腐蚀温度；腐蚀速率随流速的增大而增大；T型三通管相比直管易发生腐蚀，且在流向改变处腐蚀最严重。

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锅炉技术

350 MW超临界CFB机组负荷控制系统建模

严国栋, 洪烽, 高明明, 陈峰

2019, 39(1): 17-24.

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针对某350 MW超临界CFB机组，从机理分析出发，研究了给煤系统、炉膛热量释放、汽水加热系统和汽轮机系统的动态过程，建立了负荷控制系统模型，并通过稳态工况推导、回归分析和粒子群算法实现了模型参数的辨识和部分未知函数关系的确定。基于实际运行数据，验证了模型的准确性，并在Simulink仿真平台上进行了模型阶跃试验。结果表明：模型输出与实际输出具有良好的一致性，所建立的模型能准确反映机组的运行特性，可以满足各种控制算法的设计要求，为超临界CFB机组负荷控制系统的设计提供了理论基础。

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汽轮机与燃气轮机

跨声速压气机转子非定常流场的DMD模态分析

刘震雄, 竺晓程, 杜朝辉

2019, 39(1): 25-32.

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采用动力模态分解（DMD）方法对跨声速轴流式压气机转子叶尖区域的复杂流场进行分析。通过DMD分解技术捕获转子叶尖流场的动力学信息和对应的流动结构，选取小质量流量工况下的非定常计算结果为基础数据，得到该工况下99%叶高平面上流线方向速度、径向速度的DMD模态云图以及特征频率，评估了DMD方法分析跨声速压气机叶尖非定常流动特征的能力。结果表明：DMD方法能捕捉到转子叶尖非定常流场的特征频率，第二阶DMD模态的频率与转子叶尖区域小质量流量工况下的振荡频率相等，其他较高的几阶模态频率正好是振荡频率的倍频；提取的前四阶DMD模态中，第一阶模态与均匀流场较为相似；流场振荡主要由低阶模态引起，高阶模态只是流场信息的补充；在一个波动周期内，叶尖区域流场存在正负速度的交替变化过程。

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汽轮机与燃气轮机

燃气轮机分级燃烧室NO_x排放动力学模拟研究

钱文凯, 朱民, 李苏辉, 丁盛, 崔丕桓, 刘祥山

2019, 39(1): 33-40.

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通过建立轴向分级燃烧室的化学反应器网络模型，在燃气轮机典型工况下研究第一级与第二级燃烧段之间的燃料分配、流量分配和停留时间分配等因素对NO_x排放的影响。结果表明：在燃烧室出口温度恒定的条件下，减少第一级的燃料分配比例使第二级出口烟气温度高于第一级，调节第二级喷嘴位置来缩短第二级燃烧段的停留时间，可以显著降低NO_x排放；但是当第一级燃烧产物与第二级燃料/空气混合物混合不均匀时，会严重影响分级燃烧的NO_x减排效果。

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辅机技术

周向弯叶片对动叶可调轴流风机气动性能影响的数值模拟

李春曦, 范福伟, 刘宏凯, 叶学民

2019, 39(1): 41-49.

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为了有效改善轴流风机气动和声学性能，以带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机为对象，利用Fluent软件和Ansys有限元分析模块，对比叶片弯曲前后风机的气动性能和内流特征，分析其静力结构特性并进行了噪声预估。结果表明：叶片弯曲后风机全压提高，大体积流量侧气动性能改善效果明显，设计工况点前弯3.0°性能提升最佳，全压和效率分别提升了3%和0.16%；前弯叶片增大了叶根区轴向速度，延缓了叶根区分离流动的出现，提升了叶片中下部做功能力，减小了叶顶区吸力面与压力面间的压差，有效抑制了叶顶泄漏流的产生；弯曲叶片对降低声功率级影响较小，但可缩小高噪声区分布，从而降低风机噪声。

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环保技术与设备

基于互信息和多尺度小波核偏最小二乘的SCR脱硝系统预测模型

董泽, 闫来清

2019, 39(1): 50-58.

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针对选择性催化还原（selective catalytic reduction，SCR）脱硝系统反应过程复杂、在工况变化时具有非线性、大滞后和强干扰性的特点，提出基于互信息和多尺度小波核偏最小二乘法（multiscale wavelet kernel partial least squares，MWKPLS）建立SCR脱硝反应系统出口NO_x质量浓度预测模型。通过计算输入变量间的互信息估计各变量的时延，对模型样本进行相空间重构；在KPLS的基础上引入多尺度核和对数据变化趋势刻画能力较强的Morlet母小波核，提出MWKPLS建模方法；在模型参数寻优方面，采用模糊C均值聚类方法划分样本、确定尺度个数，并利用10折交叉验证方法，网格搜索确定小波尺度。对标准数据集进行仿真，并利用SCR脱硝系统现场数据验证了本文算法的有效性。结果表明：MWKPLS与其他建模方法相比，具有泛化能力和抗噪能力强的优点。

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环保技术与设备

燃煤机组选择性催化还原脱硝特性试验

高丽莎, 王继选, 高旭东, 高艳丰

2019, 39(1): 59-64.

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针对某1 000 MW超超临界机组的选择性催化还原反应系统，采用数值计算与试验结合的方法研究了该机组选择性催化还原脱硝的性能。建立了燃煤机组燃烧后脱硝系统液氨蒸发器蒸汽质量流量模型；研究了脱硝效率对NH₃质量流量和蒸汽质量流量的影响，入口NO质量浓度对脱硝效率的影响，以及NH₃与NO_x物质的量比、氧气体积分数和反应温度对脱硝效率和SO₂/SO₃转化率的影响。结果表明：脱硝的温度范围为360~370℃，最佳反应温度为367℃；当脱硝效率为80%时，NH₃质量流量和蒸汽质量流量分别为446 kg/h和275 kg/h；脱硝效率随入口NO质量浓度的升高而提高；当NH₃与NO_x物质的量比为1时，脱硝效率为95.3%，为保证脱硝效率及氨逃逸率，NH₃与NO_x物质的量比应控制在1~1.2；随着氧气体积分数的提高，脱硝效率降低，而SO₂/SO₃转化率增大。

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新能源

基于修正湍流模型的致动盘方法研究

任会来, 张晓东, 康顺

2019, 39(1): 65-71.

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针对现有致动盘模型高估尾流速度的问题，对动量源项进行修正，以正确反映风轮对来流的作用；对湍流模型进行修正，在标准k-ε方程中添加湍流动能源项和耗散率源项，使湍流动能的生成和耗散相互协调；修正耗散率源项系数，使其沿径向服从抛物线分布。选取风洞实验数据对模型进行验证，并对串列和错列排布下的尾流流场进行分析。结果表明：串列排布时尾流的速度损失和湍流强度均增加，并随间距的增大而减小；错列排布对尾流湍流强度的影响大于对速度的影响，下游尾流会出现湍流强度不对称现象，横向间距为1D时最为严重，横向间距为4D时仍可观察到不对称现象。

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新能源

漂浮式风力机多频调谐质量阻尼器控制及其参数优化设计

黄致谦, 丁勤卫, 李春

2019, 39(1): 72-78.

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以ITI Barge型漂浮式风力机为研究对象，在机舱和塔架中配置参数不同的调谐质量阻尼器（TMD），组成多频调谐质量阻尼器（MTMD）系统。基于多岛遗传算法，对MTMD系统进行参数优化，并比较了无控制、无优化MTMD控制及优化MTMD控制下风力机的稳定性。结果表明：MTMD对塔顶纵向位移和平台横摇角有很好的抑制效果；风力机塔顶纵向位移和平台横摇角均随机舱TMD质量和塔架TMD质量的增大而减小，随TMD阻尼的增大而增大；优化MTMD控制后，风力机稳定性进一步提升，其塔顶纵向位移和平台横摇稳定性分别提升了80.4%和83.8%。

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新能源

考虑蒸发器压降的有机朗肯循环性能分析

李鹏, 梅中恺, 韩中合, 贾晓强

2019, 39(1): 79-84.

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选取以R245fa为工质的地热有机朗肯循环（ORC）为对象,研究了蒸发器压降对系统性能的影响。结果表明：在给定蒸发温度下,随着蒸发器压降的提高,系统热效率和（火用）效率下降,压损功率增大,蒸发器成本先快速降低后降幅变小,存在最佳压降区间,使得系统能同时获得较高的（火用）效率和较低的蒸发器成本；随着蒸发温度的升高,蒸发器压降下降,而蒸发器成本提高,存在最佳蒸发温度区间,使得系统能同时获得较高的（火用）效率与较低的蒸发器成本；当热源温度升高时,蒸发器压降提高,且增幅逐渐增大；蒸发器成本随着板片面积的减小而降低,且降幅逐渐增大。

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