蜂窝结构海上风力机防护装置性能研究

为便于风力机运输、安装及维护,海上风电场大多处于繁忙的航道,导致海上风力机受船舶碰撞概率大幅上升。为增强海上风力机抗撞能力,减轻碰撞区域受损程度,提高其抗风险性能,提出一种具有蜂窝结构特征的新型防护装置。采用显示动力分析软件LS-DYNA模拟5 000 t级船舶与4 MW海上风力机单立柱三桩基础碰撞过程,研究蜂窝结构新型防护装置与传统实心结构防护装置抗撞性能的差别。结果表明:具有蜂窝结构特征的新型防护装置可有效延长接触时间,降低接触力;较传统实心防护装置,新型装置内能转化能力提升15%以上,蜂窝结构起到提升内能转化能力的作用。蜂窝结构防护装置具备良好的吸能缓冲效果,可有效削减传递至风力机结构的内能及动能,降低基础损伤,起到提升单立柱三桩基础海上风力机安全性的功能。

水平管内过热水蒸气冷凝换热特性的试验研究

为了研究管内过热水蒸气的冷凝换热特性及影响因素,以控制计算结果和实际结果的偏差。以玻璃管为套管中内管,亚克力管为外管,在水蒸气入口流速为0.50~3.00 m/s,水蒸气入口过热度为10~50℃,风速为10~25 m/s的条件下,对可视化水平套管内过热水蒸气的冷凝换热特性进行试验研究。研究结果表明:流速加快,过热蒸气冷凝换热系数会增大;入口过热度升高,换热系数会随之减小;风速增加,在水蒸气流速较低时过热水蒸气换热系数会减小,而水蒸气流速较高时过热水蒸气换热系数则会增加。试验拟合的关系式误差为-15%~15%,对过热水蒸气的换热情况有较好的预测能力。

水和水蒸气性质通用计算软件的算法研究

对国际水和水蒸气性质协会提供的 1997年工业用计算模型 (简称IAPWS -IF97)与国际公式化委员会提供的196 7年工业用计算模型 (简称IFC6 7)进行了比较 ,结合工程应用 ,探讨了在水和水蒸气性质通用计算软件中实现迭代分类、迭代加速以及迭代收敛性和稳定性等方面的问题 。

超临界区水的拟临界温度的确定

以水和蒸汽性质国际协会推荐的IAPWS-IF97为基本框架,推导了临界区域内水的拟临界温度计算方程。并在此基础上得出了拟临界温度和压力的关系式,可对临界区水的拟临界温度进行快速计算。该公式可广泛应用于超临界蒸汽发生器等的设计计算。

水和水蒸汽热力性质IAPWS-IF97公式的通用计算模型

以国际水和水蒸汽性质协会 ( IAPWS)提供的 1 997年工业用计算模型 (简称 IAPWS-IF97公式 )为基础 ,讨论了通用计算软件设计中有关的计算加速 ,非显函数的迭代分类、迭代算法及提高迭代速度的方法等问题。表 1参

过热蒸汽比焓和密度的双线性拟合

针对过热蒸汽,将复杂二元函数拟合为双线性结构,利用二次优化原理推算其系统矩阵;改变两个变量的最高阶次可以调整该函数的拟合精度.该算法可看成最小二乘法的一种扩展.在一定范围内,过热蒸汽的比焓和密度被拟合成压力和温度的双线性函数.计算表明:在温度为673.15~833.15 K,压力为10~19.5 MPa时,采用3阶拟合函数,比焓和密度拟合的相对误差分别小于0.11%和0.54%.

直接空冷岛顺流基管管内冷凝的传热传质分析

顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计迭代算法估算壁温。通过对比蒸汽凝结率数值解与设计值,管内换热系数数值解与Nusselt经验公式值,验证了模型的有效性。对模型数值解进一步分析发现,膜厚偏微分方程能正确描述基管几何特征和倾角影响下的液膜特性,汽液两相分离位置的预测值与直接空冷岛运行实际相符,凝结水过冷度数值解不能完全匹配实际测量值。本文的研究成果,为设计高效换热基管和空冷岛冬季防冻,提供了理论依据。

用光散射法测量饱和蒸汽的湿度

蒸汽湿度和水滴直径的测量如同温度、压力一样是开展湿蒸汽流动研究的重要特征参数．国外的研究大致分成两个阶段：始于60年代的热力学法及70年代发展起来的光散射法．光散射法有全散射和角散射两类．我院研制了一台基于全散射原理的微粒直径．和浓(湿)度的测量装置，

水和水蒸汽性质的IAPWS-IF97计算模型

介绍了新型的水和水蒸汽性质计算模型——国际水和水蒸汽性质协会提供的 1 997年工业用计算模型 (简称 IAPWS-IF97) ,并与 IFC67模型进行对比 ,讨论了 IAPWS-IF97模型的计算速度和分区边界上的一致性。

湿蒸汽两相流湿度测量方法研究进展

总结了汽轮机中湿蒸汽两相流湿度测量的研究方法。介绍了传统的热力学法、光学法等测量方法及研究进展情况,并对目前湿度测量的一些新的方法,新型加热法、显微视频技术和微粒图像速度仪测量法、微波测量法、光纤光栅测量法等,进行了分析和研究。

基于IF97公式3区函数v(p,T)的计算方法

为了更准确、快速地计算3区水和水蒸气的物性。针对水和水蒸气IAPWS-IF97公式3区中最新公布的反推公式"IAPWS-IF97-505"和迭代算法。分别采用该反推公式和5种迭代算法,使用FORTRAN语言进行编程,对3区的函数v(p,T)的计算方法进行了研究。结果表明该反推公式很好地满足了计算精度和边界连续性的要求,但数据录入工作量巨大。牛顿迭代法相比于其它迭代算法具有迭代次数少、收敛速度快和精度高等优点。并且发现迭代初值的选取在很大程度上影响迭代过程是否收敛,讨论了牛顿迭代法中应如何选取迭代初始值。

新型测量流动湿蒸汽湿度装置中取样结构的研究

主要对新型加热法测量湿度探针的取样装置进行研究，分析了由于非等动能取样所带来的湿度测量误差，给出确定取样结构重要参数的理论计算，不仅为探针在工程中的应用提供依据，而且对其它类型的两相流测量的取样问题具有重要的意义。

一组性能优良的水和水蒸汽高精度特性公式

开发了一个稳定高效的非线性最小二乘程序,它根据1985年水和水蒸气骨架表,拟合了9个基本的水和水蒸气特性公式,精度高,加上导出的公式,可以代替新的IAPWS-IF97公式和应淘汰的IFC-67公式,满足各种汽轮机的高精度热力计算的需要。由于这些公式形式很简单,计算量极小,因此易于编程、使用,在汽轮机在线监测等需要高精度、高效率计算的领域有明显优势。

加热管中的壁温和流动湿蒸汽温度场分析

建立了一维数学模型对加热管内流动湿蒸汽时的管壁温度场进行了研究，分别计算出在均匀壁面热流密度下管壁的温度场、恒定壁面温度条件下管壁的热流密度场以及汽相温度沿管长方向的变化，得到了不同条件下水滴的汽化长度，并进行了实验验证。计算结果与实验数据相符，为工程中加热饱和湿蒸汽的设计提供了可靠的依据。图７ 参３。

水和蒸汽热力性质IAPWS-IF97计算模型的边界条件及方程

国际水和水蒸汽协会(IAPWS)于1997年提出的工业用水和水蒸汽热力性质模型(IAPWS-IF97),具有适用范围较大、区域划分简洁、计算方程形式简单及精度高等优点,已被广泛接受。但在诸多文献中当由参数h、s求其它参数时,对其相关边界条件却很少提及。通过分析和研究,确定了相关边界条件及方程,由已知参数h、s编程计算,保证了各区域内的其它参数的准确性。计算结果表明,能够通过所获得的边界条件及方程,根据参数h、s准确地确定所要计算的区域并计算出正确的结果,因此为开发各区域水蒸汽热力性质计算程序提供了保障。

基于IAPWS-IF97的第3区水和蒸汽密度的迭代计算

目前我国稠油油田开始使用额定工作压力接近临界状态的注汽锅炉。在开发注汽锅炉时,要涉及到接近临界状态的水和蒸汽性质的计算。临界状态在IAPWS-IF97工业标准中被划分为第3区,此区的水和蒸汽性质的计算公式都与水和蒸汽的对比密度有关,而标准中并没有具体给出密度的求解方法。基于IAPWS-IF97公式推导出密度的求根方程,再采用弦截法迭代求出。这种方法运算速度快,收敛性好,算出的密度值与性质表给出值十分接近。

进汽参数对拉伐尔喷管中水蒸气自发凝结的影响

针对不同进汽参数条件下水蒸气从过热区膨胀进入湿蒸汽区的自发凝结规律问题,采用数值模拟方法研究其流过拉伐尔喷管时在非平衡和平衡条件下的凝结特性,分析了进汽参数对水蒸气非平衡凝结过程的过冷度、液滴数、湿度、压比以及马赫数的影响,比较了其平衡凝结和非平衡凝结特性的差异。结果表明:当进汽压力较低时,水蒸气非平衡凝结过冷度较大,压力和马赫数的突跃现象显著;随着进汽压力提高,非平衡凝结造成的参数突跃变化减小,出口湿度逐渐增大,当p/p c为0.8时,出口湿度超过了20%。通过比较水蒸气的平衡凝结和非平衡凝结特性,发现喷管进汽压力较低时,水蒸气非平衡凝结与平衡凝结计算结果的差异显著,Wilson点在平衡态中湿度达到8.40%;而当进汽压力接近临界压力时,平衡凝结的计算结果基本接近非平衡凝结的结果,Wilson点在平衡态中的湿度仅为1.98%。

工业用水和水蒸气热力性质计算公式—IAPWS-IF97

介绍了国际通用工业用水和水蒸气热力性质计算公式———IAPWS IF97公式 ,并与IFC 67公式进行了比较和讨论。IAPWS IF97公式在适用范围、区域划分及计算模型作了极大的改善 ,其优越性集中体现在计算速度 。

汽轮机厂用抽汽系统的节能效果评价

对厂用抽汽后汽轮机回热汽流分布进行了精确的局部热平衡分析,提出了基于热平衡概念[1]的局部定量的分析方法;以汽轮机为对象,探讨了厂用抽汽与回热抽汽的差别。最后,以国产200MW机组暖风器用热为例,分析了抽汽参数、回水率及回水位置对经济性的影响。定量分析结果表明:为了改善常用抽汽的热量利用效果,可以从合理降低抽汽参数、提高回水率以及等(近)焓值回收疏水等几个方面加以考虑。

用单片机实现水蒸气性质图表的电子化

采用单片机研制了电子化的水蒸气性质查询器，它具有使用方使．精度高等特点．可以完全替代目前使用的水蒸气性质图表。文中对其特性、功能．及硬、软件设计等作了阐述．