动力工程学报

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汽轮机与燃气轮机

类壁角端壁造型设计方法

张旭阳

2019, 39(5): 345-352.

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基于透平叶栅简化前缘模型的数值模拟结果，分析了原始模型端区的流动与传热特性，建立了一种新型类壁角端壁造型，对比评估了新型端壁模型、带前缘壁角模型与原始模型的流动与传热现象。结果表明：类壁角端壁造型的使用能够使端壁压力分布更加均匀；前缘滞止位置的低能流体在端壁压力的诱导下偏向主流，马蹄涡强度也随之减小；相比于带前缘壁角模型，新型端壁模型能够消除端壁与前缘壁角间的曲率间断线，疏导前缘两侧的堆积流体，抑制高强度角涡的产生，使壁面传热能力减弱。

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汽轮机与燃气轮机

部分进汽下调节级叶顶偏心激振特性研究

张尧, 张万福, 顾乾磊, 陈璐琪, 马凯, 李春

2019, 39(5): 353-359.

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建立了某350 MW汽轮机调节级全三维计算流体力学模型，研究部分进汽时不同阀序及阀门开度下转子偏心和叶顶围带对流体激振特性的综合影响规律。结果表明：随着各阀后压力升高，累计质量流量增大，激振力先增大后减小；激振力主要来自叶片内弧，但对于偏心状态下的自由叶片，累计质量流量较小时激振力主要来自叶片顶部；垂直与水平方向上的激振力近似相等；非对角进汽时比对角进汽时的激振力大，其中有、无围带叶片模型分别在开启Ⅰ阀、Ⅱ阀和Ⅲ阀时及非均匀开启四阀时的激振力达到最大值，约占高压转子重力的24%~35%；转子偏心及叶顶围带结构均会导致激振力增大，但也受到进汽阀序、转子偏心方向及两者相对位置的影响；相同工况下，转子偏心时最大激振力约为无偏心时的133.94%，有围带叶片的最大激振力约为自由叶片的150%。

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汽轮机与燃气轮机

定参数快速冷启动过程中主汽-调节阀结构强度分析及优化

陈诗坤, 王鹏, 蔡振威, 洪辉, 王炜哲

2019, 39(5): 360-365.

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对某母管制背压式汽轮机机组的主汽-调节阀在定参数快速冷启动过程中的结构强度进行了研究，利用ABAQUS软件建立了主汽-调节阀三维有限元模型，得到主汽-调节阀在启动过程中的温度场和瞬态应力场，将主汽阀测点位置温度计算值与测量值进行了对比，并分析了不同主汽阀开度对主汽阀阀座应力交变行为的影响。结果表明：主汽阀测点位置温度计算值与测量值吻合较好；主汽阀阀座在启动过程中出现了明显的应力交变现象；通过改变主汽阀开度可以有效缓解主汽阀阀座的应力交变现象，降低主汽阀阀座疲劳损伤。

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监测与测量

基于改进EMD与关联维数的水轮机空化声发射信号特征提取

刘忠, 袁翔, 邹淑云, 周云贵, 陈莹

2019, 39(5): 366-372.

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为研究水轮机空化状态下声发射信号的特征及其演变规律，提出了基于改进经验模态分解（Empirical Mode Decomposition，EMD）与关联维数的水轮机空化声发射信号特征提取方法。采用镜像延拓与可变余弦窗函数相结合的方法对传统EMD进行改进。将改进EMD方法应用于混流式水轮机模型空化状态下的声发射信号分析中，分别采用自相关法和假近邻法计算声发射信号各阶固有模态函数（Intrinsic Mode Function，IMF）分量的时间延迟参数和最佳嵌入维数，采用G-P算法提取各阶IMF的关联维数，分析关联维数随水轮机空化系数的变化关系。结果表明：随着空化状态从无空化、初生空化到临界空化，声发射信号的各阶IMF关联维数逐渐增大，直接反映了水轮机空化从无到有，从弱到强，水流流态更加复杂和紊乱的过程。

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监测与测量

基于声发射信号信息㶲贴近度的滑动轴承润滑状态诊断方法

卢绪祥, 谭浩宇, 陈向民, 蒋亚迪, 饶洪德

2019, 39(5): 373-379.

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为了有效判断滑动轴承润滑状态，避免基于状态的润滑故障诊断方法的低区分度和准确度问题，基于滑动轴承润滑状态过程信息，提出基于信息㶲的滑动轴承润滑状态诊断方法。在300 MW汽轮发电机组模拟转子实验台上采集滑动轴承干摩擦、半干摩擦和液体摩擦3种润滑状态的声发射信号，利用信息㶲贴近度和方差的方法对声发射信号进行分析，并对各种润滑状态进行有效区分。结果表明：基于声发射信号信息㶲贴近度和方差的方法能够实现对不同润滑状态的准确诊断，且信息利用率和判别区分度均高于信息熵分布区间诊断方法。

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环保技术与设备

双变截面SCR脱硝系统速度场及浓度场优化研究

王朝阳, 陈鸿伟, 程凯, 王广涛, 刘啸东

2019, 39(5): 380-386.

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针对某电厂1 000 MW塔式锅炉SCR脱硝系统首层催化剂速度场和浓度场相对标准偏差系数较大的问题，建立了其SCR脱硝系统的三维模型，并通过数值模拟研究了该系统双变截面烟道处导流板的布置方式对流场的影响规律。通过比较不同导流板方案下的结果，对其烟道结构进行改造，得到了最佳的导流板布置方式，确定了喷氨格栅的合理尺寸。结果表明：通过分区喷氨的方式将首层催化剂的氨气浓度相对标准偏差系数降至2.32%，保证了催化剂各孔道反应物的均等分布，提高了脱硝效率。

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环保技术与设备

基于改进模糊聚类与IPSO-SVM的燃煤电站NO_x排放多模型预测

付忠广, 高学伟, 李闯, 刘炳含, 王树成

2019, 39(5): 387-393.

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通过挖掘大量脱硝系统现场运行数据，提出一种新的多模型选择性催化还原（SCR）脱硝系统建模方法：首先对SCR脱硝系统进行理论分析和实际运行研究，应用改进遗传模拟退火的模糊聚类算法对训练集进行聚类划分，得到最优聚类效果；然后建立相应的支持向量机子模型，并采用改进的粒子群算法对模型参数进行优化，所建立的子模型通过隶属度值加权融合得到最终的整体预测模型。以某电站锅炉脱硝系统为例，对所提出的方法进行验证，并与其他建模方法进行比较。结果表明：所建立的模型具有较高的泛化能力和预测精度。

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新能源

基于欧拉-欧拉多相流模型对生物质快速热裂解的数值模拟

薛莲金, 李信宝, 王渝程, 申朋飞

2019, 39(5): 394-401.

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基于欧拉-欧拉多相流方法，采用单步多元反应动力学模型研究了生物质在二维鼓泡流化床反应器中的快速热裂解反应，分析了反应器中颗粒流动、传热以及热裂解产物组成的分布规律。结果表明：气泡的流动有助于气体、石英砂和生物质的混合和热量交换；经过气体的对流换热和石英砂的接触导热，生物质温度迅速升高后发生热裂解，热裂解温度为750~850 K；计算得到的生物油、焦炭和不可冷凝气体的产率分别为59.2%、14.4%和22.1%。

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新能源

新型垂荡板对漂浮式风力机半潜式平台垂荡运动的抑制效果研究

黄致谦, 丁勤卫, 李春

2019, 39(5): 402-408.

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设计出一种能有效抑制垂荡运动的新型装配有垂荡板的漂浮式风力机半潜式平台，分析其在风、浪、流载荷联合作用下的动态响应，并与3浮体3立柱结构半潜式平台进行比较。结果表明：在频域分析中，垂荡板对垂荡方向运动响应的抑制效果最好，纵摇方向次之，对横荡方向运动响应无明显抑制效果；在横荡、纵摇和垂荡方向上原平台与垂荡板平台的辐射阻尼均较接近，但与原平台相比，垂荡板平台的附加质量较大。在时域分析中，与原平台相比，垂荡板平台在横荡、纵摇和垂荡方向的运动响应均较小，其中垂荡方向运动响应抑制效果最好，纵摇方向次之，横荡方向抑制效果最差。

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新能源

基于x-LMS的智能叶片风力机复合主动降载控制方法

张文广, 王奕枫, 刘海鹏, 刘瑞杰

2019, 39(5): 409-417.

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为研究大型风力机的主动降载控制方法，以NREL 5 MW参考风力机为研究对象，建立了具有尾缘襟翼的智能叶片风力机非定常气动模型，并分析其非定常气动性能。基于x-LMS分别对桨距角和尾缘襟翼角进行控制，提出将二者结合的复合主动降载控制方法，并分析了在不同风况下所提控制方法的控制效果。结果表明：所建模型可有效模拟出智能叶片风力机的非定常气动性能；所提控制方法可同时抑制高频与低频叶根挥舞弯矩波动，并显著降低叶片疲劳载荷，有利于风力机的稳定运行。

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系统工程

集成超临界CO₂循环的燃煤发电系统冷端优化

张强, 许诚, 高亚驰, 徐钢, 刘彤, 杨勇平

2019, 39(5): 418-424.

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为了降低超临界燃煤电站抽汽侧较大的过热度及解决烟气与空气换热温差不匹配的问题，进一步提高机组效率，以某典型1 000 MW超临界燃煤电站为例，提出了耦合超临界CO₂循环的燃煤发电系统，利用过热蒸汽加热CO₂驱动超临界CO₂循环，使过热度显著降低，并将锅炉尾部烟道中空气预热器分为两级，两级间布置低温省煤器，加热高参数给水及凝结水，分析了集成系统的节能效果。结果表明：烟气温度降低至100.0℃时，集成系统较案例电站与常规余热系统的总出功分别提高了30.07 MW和25.51 MW，供电煤耗分别降低了7.9 g/（kW·h）和6.7 g/（kW·h），节能效果显著。

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材料研究

基于Ω方法的T/P91耐热钢蠕变持久寿命预测

王峥, 王延峰, 万海波

2019, 39(5): 425-432.

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利用Ω方法预测原始态和服役态T/P91耐热钢的蠕变持久寿命，并将其与利用等温线法和Larson-Miller参数法得到的结果进行对比。提出一种基于Ω方法的加速试验方案，该方法仅需一根试样即可快速预测给定温度和应力参数下的蠕变持久寿命。结果表明：与等温线法和Larson-Miller参数法相比，加速Ω方法的预测精度更高；对于服役态T/P91耐热钢，不同蠕变加速试验参数下得到的Ω较接近，蠕变断裂时间预测值均与试验值较吻合。

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