旋流强化换热器传热与流阻分析

为了研究管程旋流强化中换热器的性能,设计了一种适合气体流动的旋流元件安装于换热器的管程换热管入口处。通过RNG k-ε模型进行了数值研究,对不同参数旋流结构和换热器入口流量为30~50 m3/h的条件进行研究,并模拟结果进行换热器的设计和实验系统的搭建。结果表明:加入旋流元件可以使流动趋于均匀进入各换热管,旋流元件对换热管近壁面处速度提升明显,总体传热系数提高了76.1%~135.9%,压降增加约5.7%~19.5%,旋流元件的加入使得换热器以较小的压力损失的情况下获得较高的换热系数。对其螺旋角度(14°、18°、26°)、长度(32 mm、48 mm、64 mm)以及叶片宽度(8 mm、10 mm、12 mm)进行分析,得到α=18°,L=48 mm,W=10 mm时,换热器效果为最佳。

压力振荡管内波系运动行为的可视化实验研究

气波制冷机具有制冷效率高、可带液工作等优点。为深入研究气波制冷机核心部件压力振荡管内部波系运动,设计了一套双开口压力振荡管可视化流场测量平台,利用视场拼接和纹影技术获得压力振荡管内密度梯度场的定量表达,并将实验结果与二维欧拉方程理论计算结果进行了交叉对比验证,误差为3.2%,证明基于纹影技术追踪管内复杂波系运动的方法不仅直观可视且准确可靠。基于上述方法,对不同压比和转速下的压力振荡管内波系开展了实验研究。实验结果表明,增大压比或转速均会提升激波马赫数。压比由1.5增大至3.0时,激波强度和膨胀波强度均显著增大,强化了对近管口区间气体的膨胀作用。转速由800 r/min提高至2400 r/min时,膨胀波波系运动路径逐渐向管口方向弯曲,降低了膨胀波在管口运动的速度,增加了膨胀波对近管口区间气体的作用时间。

低浓度甲烷旋流燃烧器性能数值模拟

为了解决煤层气中低浓度甲烷燃烧利用问题,基于贫燃预混、旋流燃烧等方法,运用传统导向叶片的成型原理提出一种新型旋流叶片.采用数值模拟研究了叶片的结构参数对燃烧器性能的影响.结果表明:随着叶片内径、包络角、数量和出口角增大,旋流强度增大,火焰的形状由细长向短粗转变,火焰向燃烧室中轴线靠近;未燃烧的混合气与高温烟气接触后可以更快达到燃烧温度,燃烧效率提高.但叶片包络角达到90°后,再次增大包络角,燃尽率稳定在98.2%.叶片内径增大,燃尽率先增大后减小,这是因为随着叶片出口速度的增大,混合气在高温区的停留时间反而减少,燃料燃烧效率下降.

2型炎症对慢阻肺大、小气道支气管舒张反应性的不同影响

目的探讨2型炎症指标血嗜酸性粒细胞(EOS)和呼出气一氧化氮(FeNO)对慢性阻塞性肺疾病(慢阻肺)患者支气管舒张反应性(BDR)的影响。方法纳入我院2019年10月~2023年10月临床确诊的389例慢阻肺患者,根据大气道的支气管舒张试验(BDT)分为BDT阳性组(n=197)和BDT阴性组(n=192)、以及小气道舒张试验阳性与否分为最大呼气中期流量(MMEF)阳性组(n=118)和MMEF阴性组(n=271)。再根据吸烟史、血EOS和FeNO水平将慢阻肺患者分为4组:A组:血EOS<300个/μL+FeNO<35ppb+吸烟史<20包年;B组:血EOS<300个/μL+FeNO<35ppb+吸烟史≥20包年;C组:血EOS≥300个/μL或FeNO≥35ppb+吸烟史≥20包年;D组:血EOS≥300个/μL或FeNO≥35ppb+吸烟史<20包年,分析临床相关指标与BDR的关系。结果以第1秒用力呼气容积(FEV1)、用力肺活量(FVC)和MMEF评估的BDR所得的结果一致,均表现为舒张阳性组的平均年龄更小、FeNO水平以及血EOS计数和百分比都更高(P<0.05)。A组患者的FEV1改善值(P=0.005)和FEV1改善率(P=0.024)均显著低于D组。B组患者的FEV1改善值(P=0.001)、FEV1改善率(P=0.035)和MMEF改善率(P=0.025)也显著低于D组。在所有患者中,年龄和FeNO水平与FEV1改善值、FEV1改善率、MMEF改善率有显著关联(P<0.05)。结论2型炎症指标对慢阻肺大、小气道BDR具有不同的影响,其临床意义值得进一步探讨。

基于储能船舶的海岛群电-氢混合能量调度策略

海岛/海上新能源的开发面临着电能送出难的问题。对于尚未通过海底电缆互联的海岛电网而言,富余新能源的制氢外送和电池外送模式各具优缺点。为结合2种外送模式的优点,提出了一种基于储能船舶的近海海岛群电-氢混合传输模式。首先,提出了基于储能船舶的海岛群能量互联共享模式,以电池包和储氢罐为载体,实现能量的灵活转化和在岛屿之间的灵活转移;其次,构建了电能-氢能转换效率的数学分析模型,并在综合考虑电池损耗和制氢效率的基础上,探讨了富余新能源在制氢与电池存储之间的最优功率分配机制,以厘清在不同新能源出力场景下2种外送模式的优劣;然后,通过搭建氢能储运成本分析模型,研究了压强、体积等压缩储氢关键参数与经济成本的关系,并提出了相应的电-氢混合输送日运行调度优化模型;最后,基于珠海市某群岛实际地理数据开展仿真分析,结果验证了所提方法的可行性和有效性。

环缝式引射器关键结构尺寸对引射性能的影响研究

引射器可以利用高压天然气的压力能引射生产力较低的较低压天然气,达到增产的目的。通过计算流体动力学(CFD)方法研究了环缝式引射器的结构尺寸对引射性能的影响。结果表明,在环缝半径、环缝倾角和混合段半径长度不同的情况下,引射率为-59.84%~84.29%,即3个参数对引射性能具有很大影响。

新疆阜康抽水蓄能电站工程上水库渗流三维有限元分析

为分析各水位工况下阜康抽水蓄能电站上水库坝体及坝基渗流场,获得坝体和坝基的位势分布、库区渗透流量等要素,根据工程坝址区地质、地形条件,建立渗流三维有限元模型并进行计算。计算结果表明,由于全库盆混凝土面板防渗方案库盆四周均布置了混凝土面板,库周和库底混凝土面板底下分别设有透水性较强的无砂混凝土垫层和碎石垫层用以排水,库区地下水位低于库盆防渗面板及其底下垫层。因此,无砂混凝土垫层和碎石垫层及其库底回填区和上部岩体均处于非饱和状态,不会直接作用在防渗结构上,因此库周及库底混凝土面板的抗浮安全性可以得到保证,本方案技术上是合理的。

昼夜变温下高温对Bt棉铃壳杀虫蛋白及氮代谢生理的影响

【目的】确定在昼夜变温条件下,高温逆境对转基因棉花铃壳中杀虫蛋白含量的影响及相关生理特征。[方法]以大面积推广应用的Bt棉常规品种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于2011―2012年在扬州大学遗传生理重点实验室,用盆栽棉花在人工气候室设计昼夜变温(39/27℃)条件下高温持续4~10 d胁迫,研究铃壳中Bt蛋白含量、氮代谢相关物质和关键酶活性的变化特征。【结果】铃壳中Bt杀虫蛋白含量随胁迫时间的延长而降低。与对照(32/25℃)相比,胁迫7 d后铃壳中Bt杀虫蛋白开始急剧下降。2011年度常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号分别下降了18.44%和14.82%;2012年分别下降了19.07%和15.26%。铃壳中Bt杀虫蛋白下降同时,其游离性氨基酸含量和蛋白酶活性明显上升,而可溶性蛋白含量和GPT活性则显著下降。【结论】昼夜变温下高温引起铃壳中蛋白质合成减弱,分解加剧,导致蛋白质含量下降(包括Bt蛋白含量下降),从而引起抗虫性降低。

过敏史减弱呼出气一氧化氮对慢性咳嗽患者痰嗜酸性粒细胞的预测作用

目的 探讨过敏史对呼出气一氧化氮预测慢性咳嗽患者痰嗜酸粒细胞价值的影响。方法 收集南方医科大学南方医院呼吸科门诊2016年11月-2021年10月超过3周主诉为咳嗽的病人共868例,包括亚急性咳嗽119例,慢性咳嗽749例,排除肺部感染,3-8周之间的咳嗽定义为亚急性咳嗽,超过8周定义为慢性咳嗽。应用受试者工作特性曲线(ROC)分析呼出气一氧化氮(FENO)的预测值,应用曲线下面积评价FENO的预测准确性。采用患者就诊记录中所记载的过敏史、花粉过敏、动物(皮毛)过敏史或食物过敏史来确定患者的过敏状态。结果 共纳入868名患者,其中173名患者(19.9%)患有嗜酸性气道炎症。所有患者的中位FENO水平为18[12, 35]ppb,范围为5-300 ppb。慢性咳嗽伴过敏史患者的中位FENO水平高于无过敏史患者(Z=2.25,P=0.029)。FENO水平与诱导痰嗜酸粒细胞显著相关(r=0.281,P<0.001)。FENO诊断有过敏史患者和无过敏史患者嗜酸性气道炎症的AUC分别为0.677(95%CI,0.548-0.806)和0.708(95%CI,0.660-0.756)。有过敏史患者预测嗜酸性气道炎症的FENO临界值明显高于无过敏史患者(72 ppb vs 28.5 ppb)。结论 过敏史可减弱FENO对慢性咳嗽患者痰中嗜酸性气道炎症的预测作用,值得临床重视。

含碰撞式分离元件塔结构优化及水力性能研究

大通量塔可以有效降低塔体直径,节约塔器制造成本,是塔器重要的发展方向。由于塔操作点一般位于雾沫夹带线以上,故提出一种结合高效气液分离方法的塔结构。利用CFD数值模拟方法,分析了新型碰撞式气液分离结构的原理,计算了结构参数对分离效果的影响并对其结构进行优化。基于CFD分析结果,搭建实验平台,研究新型塔水力学性能,结果表明:1)分离元件层数越多、横向间距越小、纵向间距越小,此碰撞分离元件的分离效率越好,但阻力降也越大;2)综合效率和压降以及空间利用率可知,元件层数为2,且横向间距与宽度比值为1.0,纵向间距与宽度比值为0.5时,整个碰撞分离元件的效果最佳;3)当气相流量为定值时,表明改变液相流量对塔板压降无显著作用,当液相流量为定值时,塔板各层压降与气体流量正相关;4)改变液体流量对漏液线及雾沫夹带线无明显影响,且操作范围较广。因此,与传统旋流塔相比,新型含碰撞式分离元件高速塔具有塔径小、处理量大、气液分离效率高及操作范围广等优点,能够大幅降低成本,提升空间利用率,应用前景广泛。

斜流式气波制冷机制冷性能数值模拟研究

提出一种波转子为锥形结构的斜流式气波制冷机,能够提供一定的离心效果.建立了从0°(轴流式)至90°(径流式)不同锥角的波转子数值模型,通过Ansys Fluent模拟其增压和制冷性能.在同样的工况和结构参数下,斜流式气波制冷机具有比轴流式更高的循环压差,比径流式更低的轴功消耗,其制冷效果高于二者且随锥角增大先增大后减小,在锥角为12°时达到最优,制冷温降和等熵效率相较轴流式分别高9.59℃和13.8%,相较径流式分别高20.48℃和30.9%.然后固定锥角12°,探究一定范围内转速和压比对性能的影响.结果表明,增压效果随转速增大而提升,制冷效果在转速2500 r/min时最优;压比增大会使循环压差降低,但制冷温降和等熵效率均有所提升.

附壁分离元件性能研究

提出了一种新的附壁分离元件,其具有操作气速范围广、结构紧凑、分离效率高等优点.通过数值模拟和实验,研究了分离弧内直径、入口气速和液滴粒径分布等因素对附壁分离元件性能的影响.研究结果表明:附壁分离元件在低入口气速时即具有较高的分离效率,入口气速大于1 m/s时附壁分离元件对于10μm的液滴能够达到80%以上的分离效率,对于15μm及以上的液滴可以100%分离;分离效率随着入口气速的增大而增大,但在一定的粒径分布条件下,存在一个临界入口气速,大于临界入口气速后分离效率反而下降.在入口气速、液滴粒径分布相同时,分离弧内直径越小,分离效率越高.附壁分离元件的压降随着气速的增大呈现二次方增大的关系.

无人机空中OFDM光通信链路性能研究

基于无人机空中光正交频分复用(OFDM)通信模型链路的误码性能理论和仿真研究,综合考虑服从对数正态分布的大气湍流模型和服从瑞利分布的指向误差模型对通信系统的影响,采用高斯-厄米特积分方法得出了通信系统链路误码率的闭合表达式。在此基础上,仿真分析了发射端光束发散角、符号速率、子载波数和接收孔径大小与系统误码率的关系。仿真结果表明,在弱湍流条件下,发射端激光存在可使链路误码性能达到最优的光束发射角,湍流强度的改变对最优光束发散角的影响不大。光OFDM系统能够满足无人机间通信速率为吉比特级的光通信要求,并且通信时接收端的孔径尺寸不宜增大,该结果对通信链路的优化设计有一定的参考意义。

福州市公园外来入侵植物初步调查与分析

【目的】了解福州市公园的外来入侵植物种类组成,分析其原产地及入侵等级等情况,能够为福州外来入侵植物的扩散、防控以及生物多样性保护提供参考依据。【方法】对福州市4个区49个公园的外来入侵植物种类、原产地、生活型、入侵频度、危害程度(入侵等级)等进行调查和分析。【结果】在调查的福州市所有公园内均有入侵植物分布,目前有入侵植物66种,隶属25科,其中菊科、豆科、苋科3个科为优势科,共计33种(占50.00%);从来源上看,大多数原产于美洲,其次是非洲、欧洲、亚洲;以草本植物为主,共有55种(占83.30%);从入侵频度看,入侵频度超过50%的入侵植物有7种,其中小蓬草的频度最高,为87.76%;从入侵等级来看,其中恶性(1级)入侵植物16种,严重(2级)入侵植物14种,局部(3级)入侵植物12种,一般(4级)入侵植物11种,有待观察类(5级)13种。【结论】当前福州市公园内的外来植物入侵现象比较严重,应当加强该区域的入侵植物监测与预警,防止入侵植物扩散从而造成重大生态危害。

缓释氮肥对小麦后直播棉产量及氮素吸收利用的影响

【目的】研究缓释氮肥运筹对小麦后直播棉产量及氮素吸收利用的影响。【方法】2016―2017年以短季棉品种中棉所50为材料,采用小麦后直播的种植方式,设3个缓释肥氮素用量:45、90和135 kg·hm-2,2个施用时期分别为2叶期和4叶期。以常规氮肥尿素(纯氮90 kg·hm-2,CK1)和不施肥为对照(CK2)。【结果】缓释肥氮素90 kg·hm-2,并于2叶、4叶期施用产量较高,其中2017年籽棉产量显著高于其它处理,分别达4198.7和4037.8 kg·hm-2,比对照CK2分别高517.2和356.3 kg·hm-2,干物质积累量也表现为缓释肥氮素用量90 kg·hm-2于2叶、4叶期施用较高,其中2017年分别达到14090.5 kg·hm-2、13564.5 kg·hm-2,分别比对照CK2高12.6%和8.4%。氮素积累量表现相似的结果。氮素利用效率结果进一步表明,2叶期施缓释肥氮素用量45 kg·hm-2的处理氮素回收利用率(NARE)、氮素农学利用率(NAE)及氮素生理利用率(NPE)都最高,2叶期施缓释肥氮素用量90 kg·hm-2的处理其次,如2017年2叶期施缓释肥氮用量45 kg·hm-2处理的上述3个氮素利用效率分别为75.62%、23.68%、77.26%,施缓释肥氮素用量90 kg·hm-2处理则分别为60.9%、19.9%、46.6%,而对照CK2仅为53.79%、14.12%、40.91%。【结论】小麦后直播棉在2叶期一次性施用缓释肥氮素用量90 kg·hm-2能显著提高氮素利用效率,促进群体干物质生产并实现高产,同时达到轻简高效的目的。

旋流喷雾式单重态氧发生器的气液分离初步研究

为解决气液分离问题,提出了粒径可控离心分离的设想,即通过某种雾化技术产生粒径可控的液滴,然后根据液滴的粒径确定气液分离所需要的离心力,在高速旋转的叶片所产生的离心力作用下液滴一边与气流发生反应一边完成气液分离。为验证这一思想,搭建了一台旋流喷雾式单重态氧发生器(TFA-SOG),并通过计算流体力学模拟和实验对这台TFA-SOG进行了研究。研究结果表明,模拟的气液分离效率与实验的相一致,粒径可控离心分离的设想是可行的。

缓释氮肥运筹对麦后直播棉株型调节和成铃的影响

以中棉所50为供试材料,设计缓释氮肥用量(45、90、135kg·hm^(-2))和施用时期(2、4叶期)2个因子试验,以不施肥和常规施肥为对照,研究缓释氮肥轻简化应用对小麦后直播棉株型和成铃的影响。结果表明:4叶期一次性施入90kg·hm^(-2)的缓释氮肥处理群体成铃数最多,且群体成铃集中。合理的缓释氮肥运筹能塑造高光效株型,株高保持在81.2~90.5cm,节枝比为2.6~2.7,从而提高果枝长度和果枝向值,降低果枝弯曲度;相关分析进一步表明,株高、节枝比与成铃数、成铃强度呈显著或极显著的开口向下的抛物线关系;果枝长度、果枝向值与成铃数、成铃强度呈显著的线性正相关关系,果枝弯曲度与成铃数、成铃强度呈显著的线性负相关关系。因此,通过缓释氮肥轻简化施用可构建高光效株型,促进小麦后直播棉成铃并成铃集中,为高产和机采提供空间结构基础。

缓释氮肥运筹对麦后直播棉熟相的影响

以早熟棉品种"中棉所50"为材料,采用小麦后直播的种植方式,设置不同缓释氮施用量(45、90和135 kg·hm-2)和不同施用时期(2、4叶期),研究缓释氮肥运筹对小麦后直播棉吐絮和熟相的影响。结果表明:两年施氮90 kg·hm-2并于2叶期或4叶期施用产量最高。在2叶期施用处理下,吐絮率高且更为集中。2017年使用脱叶催熟剂后10月8日~11月2日的吐絮强度为1.0~1.1个·(m2·d)-1,对照仅为0.8个·(m2·d)-1;且最终吐絮率均在90%以上。脱叶催熟前黄叶率17%~19%,主茎红茎比67%~70%,上部倒1果枝红茎比为53%~60%,倒2~4果枝红茎比在71%~79%范围内则是产量高和吐絮多的熟相反映。相关分析表明,黄叶率、主茎红茎比、上部4台果枝红茎比与吐絮率均呈极显著线性正相关;而始絮期(9月23日)的黄叶率、主茎红茎比、上部4台果枝红茎比与8月30日~10月8日吐絮强度呈极显著开口向下抛物线关系。说明吐絮期保持适宜的黄叶率、主茎和上部4台果枝红茎比有利于集中吐絮。综合而言, 2、4叶期适宜的缓释氮施用有利于提高产量,而2叶期施用又能形成合理的熟相,从而实现集中吐絮,为机械化采收奠定基础。

反应釜流动传热模拟及放大设计

建立了某实验用搅拌反应釜的三维模型,以水为介质对其进行了流动与传热特性模拟。结果显示实验所采用的双层推进式搅拌桨能够较好地作用于釜内流体,使之产生符合要求的流场,在加热过程中也能保证釜内温度分布均匀。依据相似性理论并基于尖端圆周速度恒定的放大准则对反应釜进行了工程放大设计,得到了中试用反应釜的基本设计参数,可为中试反应釜的设计、制造提供参考。

Feasibility of Intermediate Fluid Vaporizer with Spiral Wound Tubes

A novel intermediate fluid vaporization (IFV) technology for LNG re-gasification process with spiral-wound heat exchanging tubes is proposed. The new IFV project combines the advantage of running the shell and tube heat exchangers at high pressure with the advantage of compact space of heat exchangers. Thermal analysis on the two processes of forced convection and vaporization type heat transfer in the spiral wound tubes and vapor condensation /re-boiling type of heat transfer via intermediate fluid in shell side shows the feasibility of this promising technology.