动力工程学报

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锅炉技术

声波法测量炉内温度场有限元模拟研究

李言钦,姬会东,周俊杰,曹海亮,钟委,周怀春

2014, 34(11): 837.

摘要 ( )

可视化

根据切圆炉内典型温度分布特征建立了高斯二维温度场模型，采用有限元软件Comsol 并基于声波动方程理论模拟了脉冲声波在温度场中的传播过程，获得了波阵面在相应温度分布下的可视化结果，利用互相关函数法计算了声波在场内的传播时间.作为检验，建立了声线理论模型，并进行基本正确性验证.由声线理论模型得到模拟温度场内声波路径分布，并通过积分法得到理论声波传播时间.结果表明:由波动方程模型模拟出的高斯温度场中的声波传播时间普遍比理论解偏大，误差均在1%以内；误差原因在于数值求解波动方程模型中产生的声源信号伪前移现象，且声源处网格越密、温度越高，伪前移量越大.

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锅炉技术

基于声阵列的电站锅炉水冷壁泄漏定位研究

沈国清，张世平，安连锁，李庚生，高宪波

2014, 34(11): 843.

摘要 ( )

可视化

在声学测温系统测点布置的基础上，融入声阵列定位技术，再现声波测温的同时对炉膛水冷壁的泄漏声信号进行实时监测，并进行泄漏点的精确定位.建立炉管泄漏声阵列定位模型，基于到达时间差定位（TDOA）方法和改进的Chan算法进行三维空间声学定位仿真研究，并进行了空旷环境下和炉膛冷态、热态环境下泄漏点的实验研究.结果表明：仿真与实验结果均符合工程要求，该定位算法具有可行性.

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锅炉技术

基于声子晶体理论的炉内管阵列声透射特性数值研究

姜根山，刘月超，安连锁

2014, 34(11): 850.

摘要 ( )

可视化

通过设定炉内换热器管阵列的纵向节距、横向节距和钢管直径等几何参数以及温度等环境参数，根据声子晶体理论，采用Matlab软件计算声波通过顺排和错排阵列后透射波的带隙宽度，并利用Comsol软件对其进行模拟验证，得到炉内换热器管阵列对声传播特性的影响.结果表明：声音穿过管阵列后会产生声波带隙，TX方向第一带隙中心频率位置与管阵列的结构参数和环境温度有关，其带隙宽度与填充率有关，通常情况下错排阵列比顺排阵列的透声性能差；当填充率相同时，错排阵列的隔声频率比顺排阵列高；顺排阵列的第一带隙宽度随着填充率的增加而增大，错排阵列在填充率为0.38时的带隙最宽；在填充率小于0.23的范围内，错排阵列的隔声效果比顺排阵列好.

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锅炉技术

弯尾管Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器压力特性

徐艳英，翟明，董芃，朱群益

2014, 34(11): 856.

摘要 ( )

可视化

建立了弯尾管Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器实验系统，研究了燃烧室内的压力振荡特性，分析了尾管结构参数、热负荷和过量空气系数对燃烧室内压力振幅的影响.结果表明：所设计的弯尾管脉动燃烧器能产生稳定的脉动燃烧，脉动压力振幅较大、频率较低，压力振荡波形接近正弦曲线；压力均值和压力振幅沿90°弯尾管展开长度方向减小，弯尾管内的压力分布与1/4波形管分布接近；燃烧室内的压力振幅随尾管弯曲角度的增大而减小，弯曲位置在尾管出口处时的压力振幅较在尾管入口处时小；在不改变燃烧器结构参数的条件下，压力振幅随热负荷和过量空气系数的增大而增大，实验结果与理论预测值定性一致.

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汽轮机与燃气轮机

600 MW汽轮机组高压联合进汽阀变工况内部流场的特性分析

于静梅，孟凡丹，刘盼盼，于妍鸿，陈诚，张兴

2014, 34(11): 862.

摘要 ( )

可视化

采用数值模拟方法对某600 MW汽轮机高压联合进汽阀的内部流动进行了分析.通过求解全三维NS方程和kε湍流模型，得到了阀门内部的流场特性.在3种不同负荷下对主汽阀全开、调节阀阀门不同开启顺序时的流场进行模拟，并分析了流动损失产生的机理.结果表明：调节阀B的流量比调节阀A大，流动状态比调节阀A好；先开启调节阀B后开启调节阀A时，各截面的压损小，各阀门的流动状态好.

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汽轮机与燃气轮机

反向建模方法在汽轮机热耗率建模中的应用

刘超，牛培峰，游霞

2014, 34(11): 867.

摘要 ( )

可视化

针对热耗率与其影响因素之间存在的复杂非线性关系，提出了基于自适应混沌反学习万有引力算法(ACOGSA)和最小二乘支持向量机(LSSVM)的汽轮机热耗率反向建模方法.利用某600 MW超临界汽轮机组运行数据，采用基于LSSVM的反向建模方法建立热耗率预测模型，采用ACOGSA算法解决LSSVM的模型参数优化问题，并与GSALSSVM模型和BP神经网络模型的预测结果进行比较.结果表明：所建立的模型比传统模型具有更好的泛化能力，更能准确地预测汽轮机的热耗率.

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自动控制与测量技术

一种测量金属表面温度及辐射率的方法

张向宇，孙亦鹏，向小凤，张波，徐宏杰

2014, 34(11): 873.

摘要 ( )

可视化

通过在辐射图像测温方法中引入光谱辐射率修正，提出一种非接触式、精确测量高温金属表面温度及辐射率的方法.利用光谱仪根据高温金属表面的光谱信息计算单色辐射率随波长变化的曲线；使用彩色CCD摄像机拍摄高温金属表面的彩色图像，结合单色辐射率修正曲线从红、绿单色辐射强度分布中比色计算金属表面温度和辐射率.以一块出炉钢坯为实验对象验证该方法的准确性.结果表明：测量结果能够真实反映钢坯表面温度分布，给出受热不均匀性信息，可用于指导改进加热工艺.

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环境科学

常温常压下离子液体［NH2pmim］Br吸收CO2的实验研究

赵毅，李蔷薇，汪黎东，杨丽娟

2014, 34(11): 878.

摘要 ( )

可视化

针对燃煤过程排放的CO2 的捕集问题，以N甲基咪唑为主要原料，合成了含—NH2官能团的离子液体1（1氨基丙基）3甲基咪唑溴盐（即［NH2pmim］Br），在常温常压下考察了其对CO2的吸收性能和再生后对CO2的吸收负荷，并对［NH2pmim］Br和［bmim］Br 进行了比较实验，研究了哌嗪的加入对［NH2pmim］Br吸收CO2的影响.结果表明：胺基的引入增加了对CO2的吸收负荷，且合成的离子液体经再生后，仍具有较高的CO2吸收负荷；哌嗪可促进［NH2pmim］Br吸收CO2的反应；［NH2pmim］Br对CO2的吸收负荷远大于［bmim］Br，这可能是因为—NH2官能团的存在实现了［NH2pmim］Br对CO2物理吸收和化学吸收的并存.

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新能源

集热棚半径和涡轮压降对太阳能热风系统性能的影响

闫云飞，代长林，张力

2014, 34(11): 884.

摘要 ( )

可视化

研究了太阳能热风系统中涡轮压降和集热棚半径对系统功率的影响，并对流动方向上集热棚内温度的分布情况进行了分析.结果表明：结构确定的太阳能热风系统存在使系统功率最大的最佳涡轮压降；在涡轮压降不变的情况下，系统功率随集热棚半径增大到一定程度后将不再增大，即无限制地增大集热棚半径是无意义的，指导工程运用时不能仅通过增大集热棚半径来增大系统功率；增大涡轮压降能在一定程度上加快空气的温升速率、提高空气最终温度以及降低系统的做功潜能.
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新能源

发电机故障时海上风电机组动态特性分析

安利强，孙少华，周邢银

2014, 34(11): 891.

摘要 ( )

可视化

以海上风电机组为研究对象，建立了风电机组模型，以湍流风和随机波浪作为输入条件，考虑重力载荷、空气动力载荷、惯性力载荷和波浪力载荷的影响，基于FAST软件仿真发电机故障时风电机组的运行过程，并研究了发电机故障时变桨速率对风电机组载荷的影响规律.结果表明:故障对风电机组叶片危害严重，发生故障时受惯性力增大的影响叶根处轴向力发生突变，叶根处受力最大；采用主动控制变桨顺桨对叶片进行卸载，变桨速率对叶尖位移有重要影响.

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新能源

流化床电极直接碳燃料电池实验研究

张居兵，朴桂林，谢浩，杨宏旻

2014, 34(11): 897.

摘要 ( )

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将流化床电极应用到直接碳燃料电池（DCFC）中，得到一种新型的流化床电极直接碳燃料电池（FBEDCFC）.为研究该燃料电池的输出特性，搭建了环形FBEDCFC实验装置，分析了反应温度、阴极气体流速、阳极气体流速、镍催化剂添加量和炭颗粒粒径对燃料电池放电曲线的影响.结果表明：反应温度为923 K、阳极气体流速为18.59 mm/s、阴极气体流速为19.57 mm/s、镍催化剂添加量为45 g、炭颗粒粒径为2.5～3.5 mm时，可得到FBEDCFC的开路电压和最大输出功率密度，分别为0.896 V和28.70 mW/cm2.

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能源系统工程

拖动与采暖多用途动力供暖系统的综合分析

徐则林，姜燕妮，殷培光，郝亚珍

2014, 34(11): 903.

摘要 ( )

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针对机组容量大、供热量相对较小的纯凝发电机组改造为供热机组后平均〖XC5A8KT.tif〗效率低的问题，提出了拖动与采暖多用途动力供暖技术.该技术实现了小汽轮机的余热冬季用于供暖、夏季回热到凝结水系统，增加了整个机组的低压回热蒸汽量，提高了回热系统的热经济性.以地埋管供暖方式为例，与传统的纯凝机组改造为供热机组进行对比，结果表明：改造前热网加热器平均〖XC5A8KT.tif〗效率为20.27%，改造后高温热网加热器平均〖XC5A8KT.tif〗效率提高至52.31%，低温热网加热器平均〖XC5A8KT.tif〗效率提高至71.89%；供热汽源平均温度下降了205.42 K，与机组中压缸排汽供热相比传热温差降低了207.85 K;供暖期供电煤耗在原有中压缸排汽供热的基础上下降了4.54 g/（kW·h），非供暖期机组相对热耗下降16.82 kJ/（kW·h），转换损失减少9%，综合供电煤耗下降1.06 g/（kW·h），节能效果显著.

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能源系统工程

热力学模型对ORC透平二维导叶栅流场模拟结果的影响

韩中合，吴伟铭，王智

2014, 34(11): 909.

摘要 ( )

可视化

为研究有机工质的真实气动特性，采用3种计算精度的气体状态方程，计算不同状态方程下工质的热力学参数；考虑工质黏性，对ORC透平二维导叶栅进行数值模拟，分析基于不同气体状态方程计算所得的透平内工质的气动参数、质量流量和出口气流角.结果表明：理想气体状态方程的计算结果与实际气体状态方程间有很大偏差，有机工质透平的设计应基于实际气体状态方程.

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核电技术

AP1000核电机组非核蒸汽冲转可行性分析及计算

高志清，朱风耀

2014, 34(11): 915.

摘要 ( )

可视化

对AP1000核电机组装料前核蒸汽供应系统所能提供的有效蒸汽蓄热量以及汽轮发电机系统冲转消耗的热量进行了综合热平衡分析计算.结果表明：AP1000核蒸汽供应系统能够提供足够数量和一定品质的非核蒸汽用以冲动并维持汽轮发电机在额定转速下运行一定时间；AP1000核电机组采用非核蒸汽进行首次冲转是可行的.
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