动力工程学报

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锅炉技术

660 MW高效超超临界双炉膛循环流化床锅炉的设计开发

张缦, 蔡润夏, 姜孝国, 吕俊复, 高新宇, 杨海瑞

2018, 38(5): 341-346.

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分析了660 MW高效超超临界CFB锅炉的设计原则，并预测了锅炉的主要性能参数。该锅炉采用2个并列炉膛，每个炉膛设有独立的供风系统；采用外置式换热器，同时炉内布置屏式过热器和屏式再热器；为避免由于2个回路中烟气和物料温度以及流量的不完全对称导致的蒸汽温度差异，除通过风量、给煤和排渣的控制来匹配两侧的烟气、物料温度外，还通过采用混合集箱和改变尾部烟道入口烟气流向等方法减小温度偏差。结果表明：双炉膛很好地解决了热偏差问题，且在较低的质量流速下保证水冷壁管内正流量响应特性，同时还降低了给水泵压头，减少厂用电率。

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锅炉技术

双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测

陈鸿伟, 杨新, 梁占伟, 许文良, 孙超

2018, 38(5): 347-352.

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在自行搭建的双循环流化床冷态实验系统上研究了鼓泡床静床层高度、颗粒平均粒径、鼓泡床流化风速、快速床总流化风速及一次风量比例等控制参数对颗粒循环流率的影响，提出了基于上述控制参数的颗粒循环流率计算关联式。结果表明：随着鼓泡床流化风速的增加，颗粒循环流率变化不明显；随着快速床中一次风量比例和总流化风速的增加，颗粒循环流率均增大，当一次风量比例和总流化风速达到一定值后，颗粒循环流率的增幅逐渐变缓；颗粒循环流率随着静床层高度的增加而增大，随颗粒平均粒径的增大而减小，且颗粒平均粒径的影响程度较大；所提出的关联式能够较好地预测颗粒循环流率。

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锅炉技术

基于煤质参数的恒温下混煤燃烧特性的新判定方法

岳爽, 王春波, 司桐, 李一鹏, 王子铭

2018, 38(5): 353-359.

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利用一种基于煤质参数的新判定方法研究了恒温下混煤的燃烧特性。通过引入煤质判定指数F_Z作为煤质参数的综合反映，定义了燃烧判定指数D₁、D₂和S，并将其作为燃烧特性的定量表征，根据两者关系绘制判定指数曲线，寻找不同工况下F_Z对D₁、D₂和S的影响规律。通过自制恒温热重实验台，利用新判定方法分析了不同工况下煤质变化对混煤燃烧特性的影响规律，并验证了新判定方法的可靠性。结果表明：F_Z能够包含主要煤质参数，D₁、D₂和S能定量表示不同阶段的燃烧特性；当温度或氧气体积分数改变时，曲线D₁、D₂和S斜率能准确反映不同阶段混煤燃烧特性受煤质的影响程度。

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汽轮机与燃气轮机

反应机理对CFD计算燃气轮机高压燃烧NO排放的影响

席中亚, 付忠广

2018, 38(5): 360-365.

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基于GRI3.0、Skeletal mech、8-steps mech、GRI3.0_modify 4个反应机理，采用CFD方法计算了燃气轮机燃烧室甲烷贫预混旋流火焰的温度场、NO生成率分布、NO摩尔分数分布和出口NO体积分数，并对各反应机理出口NO体积分数的计算值与实验值进行比较。结果表明：4个反应机理的NO生成地点主要在火焰表面，NO来源主要为快速型、N₂O型及NNH型；对于NO生成率及摩尔分数分布，GRI3.0与Skeletal mech结果一致，GRI3.0_modify明显高于GRI3.0和Skeletal mech，而8-steps mech明显低于其他反应机理；反应机理GRI3.0、Skeletal mech和GRI3.0_modify均对出口NO体积分数进行了准确预测，Skeletal mech在更少的计算时间内（GRI3.0的一半）再现了GRI3.0对NO排放的预测；相比原反应机理GRI3.0，GRI3.0_modify提高了NO排放的预测准确度，8-steps mech的计算值则与实验值偏差较大。

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汽轮机与燃气轮机

单筒形氢氧燃烧室壁面冷却结构及特性研究

高佳佳, 路昆, 魏小林

2018, 38(5): 366-373.

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针对新型氢氧燃机热力循环系统，提出了一种壁面水冷氢氧燃烧室，通过CFD软件优化了其壁面冷却结构，并在此基础上对其水冷壁面冷却特性进行了实验研究。结果表明：相同条件下，小深宽比的冷却结构的冷却效果优于大深宽比冷却结构的冷却效果；在设计的不同负荷下，燃烧室壁面温度最高不超过400 K；在主燃区轴向距离x≈0.035 m处，冷却水体积流量为0.8 m³/h时壁面局部热流密度最大值约为246.5 kW/m²，壁面局部热流密度随着冷却水体积流量的增加而增加。

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监测与测量

一种风电机组轴承健康劣化趋势预测方法

董兴辉, 张光, 程友星, 王帅

2018, 38(5): 374-379.

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以风电机组轴承为研究对象，利用SCADA监测有关参数，计算这些参数与轴承温度的相关系数，对其归一化后得到各参数的影响权重，然后基于温度特征量构建轴承健康劣化度模型。应用改进的集合经验模态分解（EEMD）将具有非平稳性特性的劣化趋势分解为一系列相对平稳的分量，采用时间序列神经网络模型分别预测各类分量，叠加所有预测分量得到最终预测结果。结果表明：本文方法的预测精度较高，提高了与实际劣化度曲线的吻合程度。

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监测与测量

基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障分析

向玲, 张悦

2018, 38(5): 380-385.

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在考虑裂纹转轴时变刚度的条件下，基于裂纹转子动力学模型提出了一种基于轴心轨迹形态的转子裂纹故障诊断方法，并对转子系统1/3和1/2临界转速附近的轴心轨迹形态变化进行了分析。结果表明：在1/3和1/2临界转速附近，裂纹转子系统轴心轨迹的内环形状和偏置方向均会随转速发生变化，且偏置按一定的角度改变；轴心轨迹的变化规律为判断转子裂纹故障提供了新的方法，从而提高了转子故障诊断的效率。

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工程热物理

浸没管对喷动床内颗粒运动和换热的影响及管壁磨损的数值模拟

李斌, 马梦祥, 张磊, 于洋, 陈翠玲

2018, 38(5): 386-393.

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应用耦合的计算流体力学和离散单元法，从微观角度对带有浸没管的喷动床进行了研究，分析了浸没管对喷动床内颗粒运动和换热特性的影响，并对浸没管管壁的磨损情况进行了定量研究。结果表明：浸没管显著降低了床高波动，缩短了喷动床内建立稳定喷动流化过程的时间；强化了颗粒-气体对流换热，提高了床内颗粒平均温度，并增加了颗粒碰撞，使得颗粒的温度分布更加均匀；管壁最大磨损主要发生在管壁下方靠近中心喷口的一侧，管壁两侧的磨损情况相对较好。

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工程热物理

稀释剂对合成气燃烧污染物排放的影响

席剑飞, 顾中铸, 袁也, 张先鹏

2018, 38(5): 394-399.

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在自建的气体燃烧实验台上进行了合成气的扩散燃烧实验，研究了H₂/CO体积比对火焰形貌和污染物排放的影响，分析了在3种稀释剂（CO₂、N₂、Ar）作用下合成气火焰中NO和CO排放指数的变化规律及原因。结果表明：当H₂/CO体积比为10∶0（纯H₂）和9∶1时，火焰呈淡黄色，当H₂/CO体积比为8∶2时，开始出现蓝色火焰；随着合成气中CO体积分数的增大，火焰由淡蓝色逐渐变为亮蓝色，火焰清晰度逐步提高；随着H₂/CO体积比的增大，NO的排放指数提高，而CO的排放指数逐渐降低；3种稀释剂均可降低NO的排放指数，其中CO₂的效果最好，N₂和Ar的效果相差不大；稀释剂会提高CO的排放指数，且随着稀释比的增大，CO排放量急剧增大；随着H₂/CO体积比的增大，稀释剂对NO和CO排放指数的影响有所减弱。

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新能源

5 MW风力机塔影效应双向流固耦合分析

李丽, 潘扬, 胡丹梅

2018, 38(5): 400-405.

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为了分析塔影效应对兆瓦级风力机的影响，以NREL 5 MW大型风力机为研究对象进行了风力机双向流固耦合的数值模拟。结果表明：塔筒会导致风力机叶片气动载荷的波动程度增加，叶轮受到的周向转矩与轴向推力的波动幅度是无塔筒时的3倍以上，这导致在风力机运行过程中叶轮和叶片产生的形变和应力波动加剧，且数值在总体上也有所增大，说明有塔筒时叶轮的运行状态更不稳定，塔影效应对风力机的稳定性有不利影响。

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新能源

基于多岛遗传算法的漂浮式风力机TMD参数优化

周红杰, 丁勤卫, 李春, 郝文星, 余万

2018, 38(5): 406-411.

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以ITI Barge型漂浮式风力机平台为研究对象，对风力机机舱配置的调谐质量阻尼器（TMD）各参数采用全局多目标优化算法-多岛遗传算法进行优化设计。按最优解重新设置TMD参数，并与漂浮式风力机无控制及传统参数TMD控制的效果进行了对比分析。结果表明：漂浮式风力机塔顶左右位移及平台横摇随TMD质量增加均呈现出先减小后增大的趋势，阻尼变化对其具有一定影响，刚度变化对其影响较小；优化后TMD漂浮式风力机横摇标准差分别是无控制和传统TMD控制的37%和63%，塔顶左右位移标准差也减小，分别是无控制和传统TMD控制的42%和67%。

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系统工程

预压缩式超临界二氧化碳布雷顿循环的特性研究

王兵兵, 乔加飞

2018, 38(5): 412-417.

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为了分析预压缩式超临界CO₂（S-CO₂）布雷顿循环的性能，建立了预压缩式S-CO₂布雷顿循环的分析模型，分析了系统关键参数对再循环效率的影响并阐述了具体影响机理，对循环的最佳压比及最佳预压缩压力进行了计算，并开展了预压缩循环与再压缩循环的对比分析。结果表明：预压缩循环的效率与预压缩压力有关，且存在一个最佳预压缩压力使得循环效率达到最高；预压缩循环的效率随着循环最低温度的升高而降低，随着循环最高温度以及最高压力的升高而提高；在相同条件下，预压缩循环的效率较再压缩循环稍高，但优势不明显。

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核电技术

基于分相流模型的棒束通道内两相流阻力特性研究

金光远, 韩月阳

2018, 38(5): 418-424.

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以空气和水为介质，对常温常压下3×3棒束通道中的两相流阻力特性进行研究，选取5种常见分相流模型对棒束通道中两相流摩擦压降进行预测，并基于Lee-Lee模型，以分相流模型中的参数C为核心参数，提出适用于棒束通道的经验关系式。结果表明：Chisholm模型预测分散度较大，但平均相对误差较小，可用于棒束通道内两相流摩擦压降的粗略估计；Mishima-Hibiki模型和Zhang-Mishima模型都基于小通道或者窄通道，在不同流型中误差也均在30%以上；Sun-Mishima模型的经验关系式涉及的影响因素较多，在棒束通道的适用性较差；修正后的模型预测值与实验值符合程度较高。

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