动力工程学报

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锅炉技术

1 000 MW超超临界二次再热锅炉系统分析

崔晓宁, 赵志刚, 姜宁, 苏胜, 许凯, 胡松, 向军

2019, 39(8): 605-610.

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针对国内某1 000 MW超超临界二次再热机组锅炉，进行了不同负荷下锅炉系统的性能研究，构建机组模型并进行仿真模拟。根据平衡方程，计算了不同负荷下锅炉系统及各部件的损失和效率。结果表明：随着负荷的变化，各部件都保持较高的效率且波动很小，能够保证机组的深度调峰和低负荷稳定运行；燃料燃烧与换热产生的损失之和占总体损失的97%，减小工质与高温烟气的传热温差可降低损失。

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锅炉技术

烟气再循环对1 000 MW超超临界二次再热锅炉燃烧的影响

李永生, 蔡培, 戴维葆, 黄启龙, 孙俊威, 阎维平, 何道远

2019, 39(8): 611-617.

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以某1 000 MW超超临界二次再热锅炉为例，采用数值模拟与炉膛分区段热力计算相结合的方法，研究了不同负荷下再循环烟气量对炉膛内部温度场、各气体组分的浓度场及NO_x生成的影响。结果表明：引入再循环烟气后，在锅炉最大连续蒸发量（BMCR）负荷下烟气再循环率在0%~15%内每增加5%，可使屏底烟温平均下降约4.7 K，屏底O₂体积分数下降4.1%，CO体积分数上升31.81%，NO体积分数下降6.2%；随着负荷降低，在相同再循环率下，屏底烟温下降幅度增大，屏底O₂体积分数下降幅度和CO体积分数上升幅度均减小。

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锅炉技术

超细煤粉快速热解轻质烃释放规律与机理分析

姚旺, 罗雷, 刘加勋, 张海, 马俊方, 姜秀民

2019, 39(8): 618-625.

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为了更详细地了解超细煤粉在热解时的反应机理，在高温管式沉降炉中，当炉膛温度为1 030℃、1 130℃、1 210℃和1 310℃时对煤粉进行快速热解实验，并测定热解气中轻质烃各组分的释放量。结果表明：随着煤粉粒径的减小，在大多数热解温度下轻质烃中CH₄，C₂（C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆）和C₃H₈释放量先增加后减少；低阶煤的轻质烃释放量大于高阶煤；热解气氛对热解产物的释放量影响较大，CO₂气氛下轻质烃各组分的释放量明显小于N₂气氛下。

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汽轮机与燃气轮机

压气机离线水洗后燃气轮机性能衰退分析研究

韩朝兵, 朱泓逻, 黄伟栋, 黄素华, 王健

2019, 39(8): 626-633.

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为定量诊断燃气轮机实际运行过程中压气机叶片积垢导致的燃气轮机性能衰退趋势，提出一种基于多元非线性回归模型的燃气轮机性能衰退预测方法。以PG9351FA型燃气轮机为例，建立了离线水洗后压气机进气质量流量、压气机压比、压气机效率和燃气轮机功率的性能衰退模型。结果表明：压气机叶片积垢导致的燃气轮机功率衰减速度约为压气机进气质量流量衰减速度的1.7倍，在燃气轮机Baseload工况下，离线水洗后运行2 000 h，压气机进气质量流量衰减约3.26%，压气机压比衰减约3.04%，压气机效率衰减约2.62%，其综合影响使得燃气轮机功率衰减约5.54%；随着离线水洗后运行小时数的增加，燃气轮机性能衰减将逐渐趋于稳定。

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工程热物理

超临界Cu-水纳米流体热导率分子动力学研究

陈利, 张燕平, 高伟

2019, 39(8): 634-639.

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采用平衡分子动力学方法研究了在超临界水中加入铜纳米颗粒后，系统温度、颗粒尺寸和质量分数等影响因素对纳米流体热导率的影响。结果表明：纳米流体的热导率随温度的升高而增大，纳米流体颗粒尺寸增加或者质量分数增加也会使整个系统的热导率增大。

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工程热物理

高宽比对双进口小型旋流器流动及性能的影响

张芸, 赵兵涛, 王东燊

2019, 39(8): 640-646.

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为了探究等进口面积下高宽比对对称双进口小型旋流器内气相流动、液相颗粒轨迹和压降的影响，利用计算流体力学（CFD）软件对3种等进口面积不同高宽比下的旋流器进行了模拟研究。结果表明：随进口速度的增大，轴向速度数值范围扩大但量级无变化，形状由倒V形向M形过渡；随高宽比的增大，切向速度在准自由涡区逐渐增大，轴向速度双峰值外侧基本无变化，内侧逐渐降低；总压在低进口速度时随高宽比的增大而升高，在高进口速度时则呈相反趋势；液滴颗粒停留轨迹随高宽比和颗粒直径的增大而缩短；压降则随进口速度及高宽比的增大而增大。

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新能源

基于改进决策树的多变量功率曲线建模方法

刘琳, 郭鹏

2019, 39(8): 647-653.

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为提高风电机组功率曲线的建模精度，利用偏互信息（PMI）方法对影响机组风能捕获的因素进行全面分析，并选取多参数作为输入变量。利用随机梯度提升回归树（SGBRT）算法，实现多变量下的功率曲线建模。结合某风电场1.5 MW机组数据采集与监视控制系统（SCADA）的实测数据，对所提出的功率曲线建模方法进行验证。结果表明：与现有功率曲线建模方法相比，采用SGBRT算法得到的功率曲线模型可更精确地预测风力机的功率特性，且预测误差最小。

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新能源

Gurney襟翼对风力机翼型气动噪声影响的数值模拟

叶舟, 周伟, 徐学昊, 宋建业

2019, 39(8): 654-660.

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为分析Gurney襟翼对风力机翼型气动性能和气动噪声特性的影响，利用Fluent软件中的LES模型计算攻角为4°~20°时原始翼型和带有不同高度Gurney襟翼翼型的气动性能和流场分布，并基于FW-H声类比方法，利用Acoustics模块精确求解远场气动噪声。结果表明：升力系数大于0.8时，Gurney襟翼能明显增大翼型升力系数，但阻力系数也显著增大；襟翼高度小于3%弦长时，失速攻角明显增大；襟翼高度大于3%弦长时，升力系数增幅减小，阻力系数增幅增大，且气动噪声急剧增加，翼型声辐射特征呈现偶极子声场的特点。

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材料研究

700℃先进超超临界汽轮机转子锻件用铁镍基合金的高温组织稳定性研究

聂义宏, 白亚冠, 金嘉瑜, 王宝忠

2019, 39(8): 661-665.

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对MN1合金和MN2合金进行了700℃和750℃时效处理和高温持久实验。结果表明：MN1合金在700℃下经时效处理后针状η相和γ″相均长大，Laves相析出，其组织稳定性差；当MNI合金的保温时间达到5 000 h或温度提高至750℃时，η相明显粗化，晶界和晶内均析出大量块状Laves相，导致其在700℃下高温持久性能较低；MN2合金在700℃下经时效处理后，细小的γ'相弥散析出于基体，晶界为短棒状η相，此组织在750℃下稳定性良好；MN2合金在700℃、10⁵ h条件下的外推持久强度可达127 MPa，可作为700℃超超临界汽轮机转子的备选材料。

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材料研究

太阳能热发电用渗铝321不锈钢的高温低周疲劳行为研究

李微, 左炉, 许栋梁, 陈荐, 彭卓寅, 张圣德

2019, 39(8): 666-671.

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对321不锈钢进行渗铝处理，研究了渗铝层对321不锈钢低周疲劳性能和断裂机理的影响。结果表明：在相同应变幅下，渗铝321不锈钢的循环周期低于321不锈钢；在外加载荷下，疲劳裂纹易在渗铝321不锈钢表面的Al₂O₃薄膜处、渗铝层与基体交界面处形核，沿FeAl相晶界快速扩展，且DO₃结构的Fe₃Al会向B₂结构的FeAl转变，导致材料强度降低；渗铝过程中基体析出的脆性σ相是二次裂纹源，会加速裂纹扩展，导致渗铝321不锈钢的循环周期降低。

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核电技术

基于遗传算法的核电站反应堆冷却剂泵叶轮叶片多目标优化设计

叶道星, 赖喜德, 王强磊, 郑辉

2019, 39(8): 672-678.

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利用Kriging模型建立了叶轮叶片进出口安放角参数与泵性能的关系，采用遗传算法对叶片参数进行多目标寻优并进行性能预测和对比分析。结果表明：β₁₁、β₅₁和β₅₂为反应堆冷却剂泵叶轮叶片进出口角参数的显著因子；β₁₁=43.3°、β₅₁=22.9°和β₅₂=18.4°为最佳叶片进出口安放角参数组合；优化后，叶轮效率在0.8_qV，d、1.0_qV，d和1.2_qV，d3个工况点相对于原叶轮分别提高了1.24%、1.1%和0.5%；叶片吸力面上压力载荷提高；叶片压力面上展长比为0.5和0.95时，叶片出口区域压力载荷提高。

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核电技术

带定位格架的5×5棒束通道内过冷沸腾流动传热数值研究

杜利鹏, 陈晓龙, 张鹏飞, 张文超, 金光远

2019, 39(8): 679-685.

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基于流体体积函数（VOF）两相流模型，通过在控制方程中加入适当的质量源项和能量源项，建立了过冷沸腾模型，利用该模型对5×5定位格架棒束通道内的过冷沸腾现象进行数值模拟，研究了有无过冷沸腾现象2种工况下的传热特性以及入口速度、入口过冷度等因素对燃料组件内传热特性的影响。结果表明：有过冷沸腾现象时流体的传热效果优于无过冷沸腾现象，在有过冷沸腾现象时，总体上通道内传热系数与入口速度呈正相关，与入口过冷度呈负相关；在局部区域，相变传热占据主导因素，过冷沸腾程度越强，流体的传热效果越好。

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核电技术

恒热源工况应急冷却方案设计与技术经济分析

邓永昊, 章立新, 刘婧楠, 高明, 万前, 王之肖, 袁广, 王丽莎

2019, 39(8): 686-692.

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针对某个恒定热源的待冷却工况，设计了4种散热的车载冷却方案，以应对原有冷却系统因紧急灾害失效致热量积聚从而使冷却水池沸腾产生极端事故的情况，并对各个方案运行过程中动态的空间散热比、造价散热比、风量散热比和水耗散热比进行综合分析，得出各个方案的劣势因子。结果表明：空冷器与蒸发冷却器串联方案稳定运行时段比降温运行时段劣势因子增加了7.43%；两级蒸发冷却器串联但前级蒸发冷却器先期不喷淋方案随着水池温度的稳定，劣势因子下降10.53%；回水预冷后全部蒸发冷却器方案的劣势因子总体最小，故此方案为允许一定水耗条件下技术经济性最好的方案；在无补充水条件下，全空冷方案虽然空间散热比、造价散热比和风量散热比均最高，但水耗散热比为零，此方案具有不可替代性。

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