装药弹体高空跌落冲击动态响应研究

弹药意外跌落的冲击作用,可能引发事故甚至导致弹药出现早爆而造成灾难性后果。采用LSDYNA研究了分体式装药弹体从10~35 m范围内6个不同高度垂直撞击混凝土介质的冲击响应,获得了装药弹体从不同高度冲击混凝土介质时冲击过载峰值和脉宽的变化规律、装药内部应力波的传播规律,以及混凝土地面的开坑状况。冲击过载脉宽大约为5 ms,过载峰值最大约为1000 g,装药头部主要受到压缩作用,轴向应力呈近似半正弦规律变化,其最大值为43.9 MPa。开坑数值模拟结果与实验结果吻合较好,证明了数值模拟的合理性。

煤粉掺氨空气分级燃烧排放特性及炉内过程烟气特性试验

以往针对氨煤掺烧研究多集中在数值模拟及小型试验炉,大型试验炉上多为技术可行性的点工况试验。在一台50 kW自持燃烧下行试验炉中在不同工况下针对燃煤掺氨燃烧产物的排放和过程分布特性展开研究,重点分析了不同掺氨比例、燃尽风率及运行氧量的影响。为充分了解氨与煤燃烧过程中对NO生成的贡献,针对纯氨燃烧进行一系列试验。试验结果表明,空气分级燃烧可大幅降低燃煤掺氨燃烧NO的排放,掺氨比例为10%~90%时NO排放质量浓度在170~215 mg/m^(3),同纯煤燃烧NO排放质量浓度处于同一水平;最佳燃尽风比率维持在38%附近,继续增大燃尽风比率不会进一步降低NO排放,反而会导致燃烧不充分等负面影响。纯氨燃烧利用空气分级技术可以很好地控制出口NO浓度,但纯氨燃烧稳定性远不及氨煤掺混燃烧,运行氧浓度较低时易出现氨逃逸现象。燃煤掺混氨燃烧既可解决氨燃烧困难、出口NO排放浓度过高的问题,又可减少燃煤CO_(2)排放,是一项极具潜力的技术路线。

4.1Mt/a柴油加氢装置国Ⅴ标准长周期潜能分析

研究了国Ⅴ柴油质量标准下,国内某4.1Mt/a柴油加氢装置长周期运行潜能。根据催化剂反应温度工业数据,测算该装置一反催化剂平均失活速度0.0306℃/d、二反催化剂平均失活速度0.0284℃/d。一反、二反床层压降上升趋势平缓,压降不会成为装置长周期运行的制约因素。对高压空冷腐蚀情况进行测算,高压空冷的腐蚀系数Kp值为0.24,空冷入口流速2.52m/s,出口流速2.00m/s,管束内平均流速1.43m/s。综合以上分析认为:该柴油加氢装置长周期运行时长可达1364天。

考虑滞后性的土-水特征曲线物理-统计模型研究

非饱和土的持水和渗透特性具有明显的滞后现象,即非饱和土的水力特性在脱湿过程与其在浸润过程会表现出明显的差异性。现有土-水特征曲线(SWCC)滞后模型多为经验模型,其结果在很大程度上依赖模型参数的选取。换言之,这些经验模型多为数学模型,模型参数缺失相应的实际物理意义。采用矩阵形式模拟修正毛细物理模型,通过数理统计的手段计算脱湿和浸润过程,土体中不同尺寸孔隙的水分含量,并累加各孔隙汇总的水分含量得到不同吸力状态土体的含水率。在计算浸润过程孔隙中水分含量时,深入分析留截空气、“墨水瓶”效应和“雨滴”效应对滞后现象的影响,并提出相应的计算公式。选取国内外SWCC脱湿与浸润的试验数据,和本文模型结果作对比。对比结果显示,物理-统计模型计算结果与试验数据吻合度较高,可作为预测SWCC滞后曲线行之有效的一种方法。

密立根油滴实验中温度因素的影响:理论考量与实验校准

密立根油滴实验中,油滴荷电量的测量往往受各种误差的影响。研究发现,忽视温度变化对空气黏滞系数与油的密度的影响,是油滴实验中系统误差的主要来源,考虑其影响是获得理想的元电荷测定结果的必然要求。本研究设计了实时测温的实验方案,并根据温度变化校准实验参数。据此得到的元电荷测定结果,在本研究实验条件下,相对误差从未校准时的4%降至校准后的0.5%。实验结果验证了方案的可行性,以及对温度变化对参数影响所作修正的必要性。

压缩空气泡沫水平管路压力损失数值模拟研究

为厘清压缩空气泡沫水平管道输运压力衰减规律,考虑压缩空气泡沫实际工程运用,利用STAR-CCM软件研究泡沫液种类、混合比和管径对湿泡沫水平管网输运过程中压力衰减的影响规律,并结合理论分析建立压缩空气泡沫水平输运过程中的压力衰减预测模型。研究结果表明:管路压降与泡沫液黏度呈正相关性,在混合液流量270 L/min,气体流量1750 L/min条件下,相同管径高黏度抗溶性水成膜泡沫(AFFF/AR)压降约为低黏度A类和水成膜泡沫(AFFF)1.3倍;对于相同类型泡沫,混合比对管路压降影响较小,100 m长90 mm管径不同混合比之间最大压降差值约为7.21 kPa;管径对压降影响较大,相同泡沫条件下,50 mm管径压降是80 mm管径压降的约9.4倍,80 mm管径压降是100 mm管径压降的约2.8倍,当管径大于80 mm时,不同泡沫对压降的影响逐步减小。压力衰减预测模型计算的压降值与模拟值较前人开展研究所得实验值误差在18%以内,研究结果可以为压缩空气泡沫水平管网设计提供一定理论参考。

一种新型叉排直肋表面的流阻及换热性能研究

本文研究了新型变截面叉排直肋结构的流阻与换热性能。采用数值模拟技术研究了变截面及另外两组对比组,并建立了雷诺数与努塞尔数、进出口压差、传热因子j和摩擦因子f之间的关系图。最终从数值模拟的结果可以计算出,在雷诺数为600时,变截面肋片的传热因子j比普通叉排直肋高约23.5%,比翼型叉排直肋也高出约14.4%;同时普通叉排直肋的摩擦因子f比变截面叉排直肋高约197.7%,翼型叉排直肋也比变截面叉排直肋高约31.2%。相对于普通叉排直肋肋片,翼型叉排直肋和变截面叉排直肋能在有效提高散热效率的情况下,大幅减小压降,并且变截面叉排直肋的换热性能比翼型叉排直肋更好,压降也更低。在航空飞机等需要高换热性能和低压降时,可以优先使用变截面叉排直肋。

基于离散粒子曳力分析的消防水射流落点修正方法

为提高现有消防水射流落点定位预测的精度,降低计算强度,提高计算效率,依据现有水射流稳定阶段径向剖面射流微元体积内质量分布的研究结果,以微元体内平均密度为自变量构建曳力主导的射流微元体动力学微分方程,并借助MATLAB GUI计算模块,获得不同平均密度的射流微元体的理论射流轨迹与预期落点。并在此基础上,通过预期落点与理论火源点的加权误差距离对消防水射流的落点综合修正,实现实际水射流空间落点范围有效覆盖面状火源,达到快速灭火的目的。采用人工设置8 m外油盆火源作为预测方法的测试对象,通过测试射流灭火速度与射流角度控制指令输出时间验证控制效果。结果表明,采用该方法后,输出指令时间约为0.12 s;灭火时间约为2.6 s,最快可达0.097 s。

压缩空气泡沫在长距离管路输送中压降的数值模拟

基于Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化。模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大。管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减。将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在10%以内。

海上风电安装平台正压型下浮体气密性研究

本文以3500型深水高效海上风电安装平台的下浮体结构为研究对象,基于Fluent进行气密性压降研究,为正压型下浮体的密封和保压控制提供理论基础。首先由基本理论推导气体泄漏一般方程,结合实际工况确定数学模型进行计算;然后通过Fluent仿真模拟对模型网格进行独立性检验,将仿真结果与计算结果进行相关性验证。最后对下浮体泄漏口数量和位置,以及内部结构对泄漏过程的影响进行探究。结果表明,仿真结果和计算结果相关性可达0.97以上;泄漏口数量为3个及以上时,压降过程基本不再受泄漏口数量影响;内部结构体积占比较小时,下浮体内部结构和泄漏口不同位置各组间压降数据RMSE值小于100,即压降过程可以视为一致。

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化特性研究

针对传统雾化喷嘴喷雾捕集微小粉尘效率不佳的问题,利用自主搭建的喷雾特性和降尘效率测试实验系统,对比分析超音速虹吸式空气雾化喷嘴与内混式空气雾化喷嘴的雾化性能和降尘效率。研究结果表明:随着供气压力增高,雾滴粒径逐渐减小;雾滴粒径随喷嘴出口距离的增加而增大;最佳雾化条件下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化粒径更小且雾滴分布均匀;距喷嘴30~60 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越小;距喷嘴60~90 cm区域内,供气压力越大,雾滴速度越快,雾滴轴向速度衰减程度越大;在最佳雾化条件下,超音速虹吸式喷嘴对全尘、呼吸性粉尘的降尘效率高达91.46%、90.77%,内混式喷嘴的降尘效率仅为80.31%、75.22%,超音速虹吸式空气雾化喷嘴对煤粉全尘与呼吸性粉尘的除尘效率更高,降尘效果更佳。

多联机配管长度在线评估算法及实验验证

结合多联机的配管长度调整吸气压力和回油频率控制策略,可以有效提高多联机的运行能效,因此在多联机运行时需要能够在线获取联机配管长度。提出了一种多联机配管长度的在线评估算法,包括利用基于等熵效率的压缩机广义热平衡法迭代计算系统制冷剂的循环量;理论推导了多联机配管等效长度的计算方法,并结合实验数据,开发了配管长度与等效长度的关联式。实验结果表明,利用配管长度的在线评估算法,在全负荷和部分负荷条件下均可以有效区分长短配管,90%以上的工况点配管长度计算误差小于20%。

空气加热器喷雾燃烧流场仿真模拟

为研究喷注压降对空气加热器喷雾燃烧流场的影响规律,采用DPM离散相模型,结合考虑湍流燃烧效应的涡耗散模型对酒精/液氧/空气三组元加热器进行仿真计算,并与理论计算及试验结果进行对比,验证模型的准确性。仿真结果表明:在保持三组元流量恒定的条件下,提高空气喷注压降能够缩短酒精喷雾的雾化距离与火焰长度,当空气喷注压降提高后,能使喷雾距离缩短50%,火焰长度缩短40%,燃烧室内温度分布更加均匀,有利于提供满足试验需求的均匀热气流;同时,降低酒精喷注压降能够减小酒精喷雾的穿透距离,使火焰更加集中于燃烧室轴线处;当空气喷注压降超出工作范围时,火焰无法附着在喷嘴出口,容易造成加热器熄火;过高的酒精喷注压降会使燃烧火焰周期性摆动,不利于燃烧室热防护。

410 t/h燃煤电站高温除尘技术试验研究

针对燃煤电站SCR脱硝技术中高浓度飞灰造成的催化剂使用寿命缩短、大量氨逃逸及空气预热器堵灰的问题,将高温除尘器布置在SCR反应器之前。在410 t/h燃煤锅炉上对高温除尘技术进行了工程示范研究,分析了高温除尘器的除尘特性对下游脱硝单元和空气预热器性能的影响。结果表明:在70%和90%锅炉负荷下,高温除尘器出口烟尘平均质量浓度均小于8 mg/m3;90%负荷下,烟气流经高温除尘器的压降仅为500 Pa左右,大幅低于传统布袋除尘器的烟气压降;与典型的超低排放烟气后处理技术相比,应用高温除尘器能实现在相同脱硝效率下显著降低SCR反应器的烟气压降,并能减少相应的气氨消耗量与氨逃逸量;与常规布置布袋除尘器的锅炉环保岛相比,高温除尘器+SCR脱硝单元+空气预热器的模块的烟气压降可降低约500 Pa。

影响空压机能耗利用的关键因素分析

为了提高工业压缩空气系统能耗利用率,必须要找到影响工业压缩空气系统关键能耗的因素。本文通过对压缩空气的合理选择管路、管路压降损耗、及时地封堵漏气小孔、用气设备压力要求以及降低空压机进气温度等方面进行了深入研究和分析。通过对空压系统的分析,得出不同因素对空压机系统能耗的影响规律。说明了系统全面的分析对于正确选择压缩空气系统的优化技术的重要性。

叶型接受孔耦合叶轮结构优化对涡轮预旋供气系统性能改进研究

预旋供气系统为燃气涡轮转子叶片提供高品质冷气。为改进预旋供气系统温降性能,基于预旋供气系统数学模型的理论推导,揭示出原模型温降性能不显著的影响机制和解决方法,提出一种动叶前缘式进口的叶型接受孔的优化模型,并评估优化前后预旋供气系统的热力学和气动特性。结果表明,预旋腔内转静部件匹配问题是影响系统性能的一个重要限制因素,动叶前缘式接受孔能够解决转静难以匹配的问题。在满足供气流量和供气压力的条件下,采用动叶前缘式接受孔的优化模型预旋腔压力由原模型的640.2kPa降至533.0kPa,降低了16.7%。系统温变由温升转为温降,温降效率由-30%增加至55%,温降变化范围达13.56K。比功耗由6720 J/kg降至3979J/kg,下降了40.8%。

芳烃抽提装置回收塔顶压力问题分析及对策

针对芳烃抽提装置在原始开工提量时回收塔顶压力高、无法达到设计参数的问题进行分析,存在塔顶与回流罐间压差高,在装置的第一周期大检修时进行技术改造后,最终解决了回收塔顶压力问题,实现了装置满负荷平稳运行。

乏燃料运输容器事故工况密封分析研究

目的 为防止放射性物质泄漏,要求乏燃料运输容器在事故工况下保证容器的密封。通过对乏燃料运输容器比例容器事故工况密封分析研究,为乏燃料运输容器密封分析提供依据。方法 为验证假想事故工况乏燃料运输容器的密封性,采用LS-DYNA分析软件,开展乏燃料运输容器比例容器9 m跌落分析,提取密封螺栓跌落过程中的载荷时程和密封面分离量,并在比例容器跌落试验后开展气密性能试验。结果 跌落分析结果表明,比例容器内、外盖在跌落过程中,密封螺栓应力满足限值要求;内、外盖密封面最大分离量小于密封结构有效回弹量。同时跌落后容器的气密性检查试验结果表明其密封性能良好。结论 乏燃料运输容器比例容器的跌落密封分析和气密性试验结果表明,在事故工况下乏燃料运输容器货包能够保证密封要求,该分析方法可用于乏燃料运输容器事故工况的密封分析。

1000 MW二次再热机组烟气余热深度利用技术

烟气余热利用是提高燃煤机组发电效率的重要手段。传统的余热利用方案是将受热面布置于空预器后,仅能回收低品位的烟气热量,余热利用效率较低。针对某1000 MW二次再热机组的工程实际,提出3种可行的余热深度利用方案,即两级烟气冷却器+冷风加热器(方案1)、空预器旁路+两级烟气冷却器+冷风加热器(方案2)和空预器旁路+热一次风调温+两级烟气冷却器+冷风加热器(方案3)。为客观评价不同方案的实际效果,采用有限差分法建立四分仓回转式空预器的热力特性计算模型,研究了空预器进口风温、旁路烟气份额变化对锅炉热效率的影响;采用等效焓降法建立汽机热力特性模型,研究了不同热量分配方式对汽轮机热耗率的影响。基于此,建立统一的烟气余热利用经济性评价策略,通过对3种余热利用方案系统特性的研究,结果表明:方案1可在提高锅炉热效率的同时有效降低汽机热耗率,较适合空气预热器热端端差较大锅炉,考虑工程实际,该方案可降低供电煤耗的最大值为1.70 g/kWh;方案2可进一步降低机组煤耗,当空预器旁路烟气份额高于6%时,锅炉效率略有降低,但总体而言,机组供电煤耗随旁路烟气份额的增加而降低,该方案降低供电煤耗的最大值为3.03 g/kWh;方案3可进一步降低机组煤耗,热一次风调温装置较适合制粉系统干燥出力有一定裕度的锅炉,考虑技术经济性,方案3最佳的旁路烟气份额为12%,对应影响机组供电煤耗降低约3.23 g/kWh。综合对比,推荐机组采用方案3。

Φ5mm换热器在R32系统中压降特性研究

小管径换热器已成为低成本、高能效换热器发展的一个重要方向,为了研究家用空调器R32系统中采用小管径翅片管换热器的压降特性,通过理论分析、仿真设计、试验测试3个方面对Φ5 mm室外侧换热器进行阐述。分析了不同管径、不同流路、不同运行工况下Φ5 mm换热器压降特性变化规律。研究表明:Φ5mm内螺纹管可替代Φ7mm内螺纹管在空调换热器中应用,达到相同的冷凝和蒸发能力,降低空调开发成本;Φ5mm换热器冷凝工况压降增大0.5~1.3倍,蒸发工况下压降增加3倍以上;Φ5 mm换热器分路数要增加,但需对过冷管优化设计,采用多管并联方案可以大幅度减少蒸发压降;在换热器设计中要充分利用仿真手段,前置暴漏设计缺陷,提升开发效率。