动力工程学报

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汽轮机与燃气轮机

基于正弦余弦算法的汽轮机热耗率预测

牛培峰, 吴志良, 马云鹏, 史春见, 李进柏

2018, 38(2): 85-91.

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为了准确建立汽轮机热耗率预测模型，提出了一种基于量子位Bloch坐标编码自适应的改进后正弦余弦算法（ASCA）和快速学习网（FLN）综合建模的方法.首先将ASCA算法与经典的人工蜂群优化算法（ABC）、教与学优化算法（TLBO）和正弦余弦算法（SCA）进行比较，最后利用某600 MW超临界汽轮机组现场运行数据建立汽轮机热耗率预测模型，并将ASCA算法优化的FLN模型（即ASCA-FLN模型）的预测结果与FLN、ABC-FLN、TLBO-FLN和SCA-FLN模型的预测结果进行比较.结果表明：ASCA-FLN模型具有更高的预测精度和更强的泛化能力，更能准确地预测汽轮机的热耗率.

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汽轮机与燃气轮机

跨音速透平叶栅尾缘劈缝射流的数值研究

姚世传, 陈榴, 轩笠铭, 施鎏鎏, 戴韧

2018, 38(2): 92-97.

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采用Spalart-Allmaras （S-A）湍流模型对跨音速导叶尾缘劈缝射流的定常流动结构进行了模拟分析，研究不同尾缘射流压比对尾缘激波结构与强度、尾迹形态、各种能量损失的影响规律.结果表明：劈缝射流可以减小尾迹宽度与低速峰值，降低尾缘燕尾波的强度，射流对压力面侧激波的削弱作用更大；射流使燕尾波的形成位置更接近尾缘，导致燕尾波张角增大；射流可以降低叶栅的总动能损失，压比对激波损失和尾迹损失的影响更明显，但对边界层损失的影响较小；根据叶栅出口的状态可知，存在一个最佳的射流压比.

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汽轮机与燃气轮机

H级重型燃气轮机建模与动态仿真

任敬琦, 曹越, 桑懿谦, 乔红, 戴义平, 王永庆

2018, 38(2): 98-104.

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采用面向对象的模块化建模方法，建立了一种非线性的H级单轴重型燃气轮机动态仿真模型.为了提高仿真精度，考虑了燃气组分变化和比热容变化对模型精度的影响.通过在Simulink平台上的仿真实验，探讨了外界扰动下H级重型燃气轮机的动态特性以及转子转动惯量对燃气轮机动态特性的影响.结果表明：额定工况下运行的燃气轮机负荷扰动越大，转速和燃料量的超调量越大，但不同负荷扰动过程的调整时间几乎相等；当环境温度升高时，转子转速先上升后下降，燃料量则先下降后上升，稳态时透平排气质量流量减少，排气温度略有上升.在燃气轮机甩负荷过程中，转子的转动惯量越小，转速和燃料量的超调量越大，调整时间越短；转子的转动惯量越大，对负荷扰动的鲁棒性越强；燃气轮机的转轴布置存在最佳方案，采用带3S离合器的单轴布置方案时，燃气轮机的动态特性较好，系统的稳定性较强.

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汽轮机与燃气轮机

孔间距对燃气轮机动叶气膜冷却效果的影响

唐学智, 李录平, 黄章俊, 梁永纯, 钟万里

2018, 38(2): 105-113.

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为了提高燃气轮机动叶的气膜冷却效果，采用Realizable k-ε湍流模型，并结合Simple算法和有限体积法对三维定常不可压缩N-S方程进行离散，在不同吹风比和主流湍流度条件下，分析了某重型燃气轮机孔间距对动叶气膜冷却效率的影响.结果表明：在一定条件下，随着孔间距的增大，冷却气体覆盖程度变差，冷却效率下降；受到叶片前缘孔排冷气的动量叠加，叶片后缘孔排气膜冷却效率明显高于前缘孔排气膜冷却效率；相同孔间距下，随着吹风比的增大，叶片综合冷却效率呈现升高的趋势；在其他条件一定的情况下，吹风比M=1.4时，主流湍流度越大，气膜冷却效率越低，但影响较小.

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监测与测量

声音信号在贫油预混预蒸发振荡燃烧分析中的应用

张自来, 杜世强, 葛冰, 孙培锋, 臧述升

2018, 38(2): 114-119.

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为研究声音信号在贫油预混预蒸发（LPP）燃烧室热声耦合振荡分析中的应用，设计并搭建了LPP燃烧室振荡燃烧试验台，完成了燃烧室振荡燃烧下的声-热参数对比试验，并对燃烧装置进行声学模态分析.结果表明：在主频附近，燃烧室与预混室内的声场具有相互耦合作用；在相同入口空气流速下，燃烧室的主频与燃油质量流量成正比，在相同燃油质量流量下，燃烧室的振荡主频不变；在过渡状态下，声音信号可反映出在点火、稳定到振荡燃烧、振荡到稳定燃烧和熄火工况下，燃烧室内燃烧状态的变化；试验中测得的声音信号主频为2阶轴向振荡模态.

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监测与测量

一种实时在线诊断旋转机械振动故障的方法

范佳卿, 肖伯乐, 高升, 张强

2018, 38(2): 120-126.

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为实现旋转机械振动故障实时在线诊断，采集机组运行中的振动信号，计算得到不同振动故障时的特征值及其敏感等级分布，确认了特征值与不同故障原因的相关性，建立了故障特征值数据库，并在旋转机械试验台上对故障诊断模型进行了验证.结果表明：该方法可以实时有效地完成振动故障的在线分析和不同故障原因的诊断，对风机和水泵等旋转机械的现场实时监测和振动智能远程诊断具有一定的工程应用价值.

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监测与测量

激光波长对LIBS测量气体中微量元素的影响

王珍珍, 张臻臻, 严俊杰, 刘继平, 种道彤

2018, 38(2): 127-131.

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采用具备实现微量元素快速精确在线分析潜力的激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，测量气体中微量元素的含量.搭建了LIBS测量气体中微量元素实验系统，以气体中微量元素Hg和I为研究对象，分析了不同激光波长对低压LIBS测量气体中微量元素的影响及其变化规律.结果表明：降低压力能够显著提高LIBS的检测能力；在不同压力时，532 nm激光波长的微量元素检测能力均高于1 064 nm激光波长.

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监测与测量

蒸发冷却设备飘水率测量方法的实验研究及精确度对比

章立新, 卓静, 高明, 何仁兔, 沈艳

2018, 38(2): 132-137.

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采用高效收水槽法研究了蒸发冷却设备出风口飘水的周向不均匀性，基于单层滤纸法存在的缺陷，设计了一种三层扇形滤纸装置，通过实验比较了高效收水槽法、单层滤纸法和三层扇形滤纸法3种测试方法的飘水率.结果表明：增加周向测试位置甚至以风筒中心线为轴采用连续旋转的测试方法，有助于提高测量的精确度；三层扇形滤纸法有效消除了湿汽增重和二次飘水量；飘水主要集中在沿出风口径向0.71R~0.75R内.

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工程热物理

镍基合金管中CO₂工质700℃超临界传热特性实验研究

葛学利, 张忠孝, 商显耀, 董建聪, 范浩杰

2018, 38(2): 138-144.

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研究了超临界压力下CO₂在管径d分别为15 mm和10 mm的镍基合金水平圆管内的对流换热特性，并探讨了在700℃左右等壁温条件下工质的压力、温度和质量流量等参数对对流换热系数的影响.结果表明：压力和质量流量的增大均能明显提高对流换热系数，压力达到8 MPa时，617管和321管对流换热系数的峰值分别为174.2 W/（m²·K）和166.6 W/（m²·K）；通过比较实验值与计算值发现，经典关联式的计算值误差较大；新拟合关联式的计算值有明显改进，误差小于12%.

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工程热物理

纳米颗粒的流化特征及滞后现象研究

王远保, 刘道银, 王铮, 陈晓平

2018, 38(2): 145-150.

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为研究纳米颗粒的流化特征以及滞后现象，通过实验考察SiO₂、Al₂O₃和TiO₂纳米颗粒的流化行为，详细比较了在纳米颗粒流化过程中正向和反向的流化状态及床层压降之间的差异.结果表明：在稳定流化状态下，3种纳米颗粒的床层压降和流化状态有所差异，SiO₂表现为聚团散式流态化，Al₂O₃和TiO₂表现为聚团鼓泡流态化；3种纳米颗粒的正向流化均出现了显著滞后，在正向流化过程中床层压降和膨胀高度波动较大，而反向流化时相对平稳；通过设计"正-反-正"流化实验，发现二次正向流化曲线与反向流化曲线几乎重合，没有出现滞后现象，说明初始床层纳米颗粒的堆积结构和内聚力是引起流化滞后的原因.

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新能源

有机工质超音速动叶栅设计

代永生, 王宏光, 韩铁鹰

2018, 38(2): 151-155.

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基于理想气体二维动叶栅设计理论，建立了适用于有机工质超音速动叶设计的实际气体模型.采用C++编写了工质R134a的动叶设计程序，给定入口和出口马赫数等设计参数，计算得到叶型壁面坐标，对实际气体模型得到的动叶栅进行了数值模拟，并与理想气体模型设计出的R134a动叶叶型进行了对比.结果表明：在饱和线附近稠密气体效应表现明显，实际气体模型与理想气体模型的设计结果差异较大，而远离饱和线时，稠密气体效应表现不明显，2种气体模型设计结果差异较小；数值模拟结果表明该实际气体模型是可行的.

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材料研究

超临界水工况下铁素体马氏体钢氧化速率常数的计算方法与分析

孙利, 阎维平

2018, 38(2): 156-162.

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基于双层氧化皮的可用空间模型，预测了400℃、500℃和600℃时超临界水环境下2种铁素体马氏体钢的氧化速率，并推算了较低温度下Fe在磁铁矿和铁铬尖晶石层中的扩散系数.结果表明：磁铁矿/超临界水界面处的氧分压满足反应平衡的等效氧分压；NF616钢（500℃、600℃）和HCM12A钢（600℃）的氧化皮增重模拟值与实验值较接近，说明基本假设是有效的；在400℃、500℃条件下HCM12A钢氧化皮增重的模拟值与实验值误差为40%，氧化速率比EPRI的氧化速率低1~2个数量级.

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核电技术

水平与微倾斜管内气液两相流长气泡形状实验和模型研究

吴志成, 熊珍琴, 顾汉洋

2018, 38(2): 163-168.

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针对水平管和倾斜管内气液两相段塞流的长气泡形状进行了实验和理论研究，实验中长气泡形状通过在管道中注入单气泡的方式获得，并利用双平行探针技术获得了2种不同管道内径条件下的长气泡形状数据.建立了可预测长气泡形状的一维理论模型，并将模型预测结果与实验结果进行了比较.结果表明：气泡形状取决于液体流速、气泡长度和管道倾角；所建立的理论模型对长气泡形状的预测结果与实验结果吻合良好.

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