Gas Flow Development Through Tandem Heat Exchangers Inside Exhaust Nozzle by Using Porous Medium Model

A computational study on the flow development through tandem double-U-shaped-tubes compact heat exchangers inside exhaust nozzle is presented.In order to simplify the computational process on modeling the flow field,the compact heat exchanger is modeled as a porous matrix by using an isotropic porous medium assumption,which makes two-dimensional numerical simulation realistic.With the use of an existed quadratic relation which connects the pressure drop with the inlet velocity in the external part of the heat exchanger,the permeability and drag coefficient in the porous medium model are determined and a corresponding computational method validation is also made.Two schemes of tandem double-U-shaped-tubes compact heat exchangers are numerically analyzed.In relative to the baseline scheme,the modified scheme is improved by smoothing the nozzle expansion,varying heat exchanger mounting angle and installing boat-tail ramp at the trailing edge of the last heat exchanger.The results show that the pressure losses due to the existence of local recirculation zones and inappropriate distribution of the flow field are reduced in the modified scheme.The pressure loss coefficient is decreased from 1.7% under the baseline scheme to 1.2% under the modified scheme.

更高速下轮轨瞬态“滚-滑-跳”接触行为及中/短波不平顺临界限值研究

简述轮轨滚动接触行为预测方法现状的基础上,选择最适于400 km/h及以上更高速和中/短波不平顺激励下轮轨“滚-滑-跳”接触行为分析的瞬态滚动接触显式有限元建模方法,建立更高速轮轨三维瞬态滚动接触时域分析模型,数值模拟了轮对在典型曲线轨道上的瞬态曲线通过行为。根据现营高速轮轨的中/短波不平顺调研,以波长30~210 mm钢轨波磨为典型不平顺,考虑波磨激励下左右两侧轮轨动力作用相互影响,分析波磨几何等因素对速度500 km/h及以下轮轨瞬态“滚-滑-跳”接触行为的影响。考虑低、中频动力减载等因素的前提下,仅从轮轨接触脱离角度,提出轮轨中/短波不平顺的临界管理限值建议,讨论其重要性、合理性和应用局限,并与《高速铁路钢轨打磨管理办法》规定的波磨整治限度进行对比。

深海无人航行器双向无线充电系统的涡流损耗分析与效率优化

无线电能传输(WPT)技术在深海无人航行器(AUUS)领域中应用逐渐广泛,相比于空气介质的无线充电而言,海水介质中无线充电产生的涡流损耗严重降低了能量传输效率。该文提出一种采用一次侧和二次侧移相策略的双边LCC水下WPT系统,降低海水介质中的涡流损耗,提高系统效率。通过研究两线圈电流相位差对海水介质的涡流损耗的影响,建立合成感生电场模型,计算合成感生电场的分布和涡流损耗。在其他条件不变时,增大两线圈电流的相位差,会使线圈间各点处的合成感生电场幅值下降,使涡流损耗在总损耗的占比中下降,提高能量传输效率。通过对比在空气介质和海水介质中的损耗与线圈间电流相位差之间的关系,可以得到海水介质中无线充电时的最大效率点的电流相位差。相比于空气介质而言,在海水介质中无线充电的最大效率点处,线圈间的电流相位差增大。在深海双向双边LCC无线充电系统中,仅需增大两侧逆变电压相位差,即可增大线圈间电流相位差,进而提高系统效率。实验中搭建了200 V/3.5 kW级水下无线充电样机,通过增大两侧逆变器之间相位差,实现了91.5%的最大效率传输,比不采用移相策略时的效率提升了0.8%,证实了理论分析结果的正确性与可行性。

基于等效媒质理论的高频变压器利兹线周期性结构均质化建模方法

高频变压器是电力电子变压器实现新能源交直流系统电气隔离、电压转换的核心部件,具有体积小、功率密度高的特点。受高频集肤效应及邻近效应影响,高频变压器的绕组损耗一般很大,加之其结构紧凑、散热能力不足,设备局部温升极易越限。准确高效地计算绕组损耗对高频变压器的优化设计和可靠运行具有重要意义。该文分析了利兹线的微观蜂巢结构,提取基本周期单元从而简化电磁场分析,基于等效媒质理论提出了绕组电磁场均质化仿真模型与损耗计算方法。结果表明:均质化仿真模型具有很高的准确性与计算效率,以精细化2维模型仿真结果为参考,磁通密度和电场强度的仿真误差小于0.5%,计算效率提升了约12000倍,运行内存需求减少了30.28倍;损耗计算方法在中低频段与主流模型的准确度近似,而在高频段的误差比Tourkhani模型降低了20%。该文提出的均质化模型显著降低了利兹线绕组电磁场仿真的建模难度和计算量,解决了高频涡流仿真难度大、损耗计算准确度低的问题,为高频变压器结构优化设计提供理论和模型支持。

汽轮机中压联合汽阀优化设计

针对某型汽轮机中压联合汽阀压损较高的问题,提出了一种基于多孔介质流动模型的计算方法,采用多孔介质模型模拟阀门中的滤网,对不同优化方案的汽阀进行了稳态计算流体力学模拟,对比分析了各优化方案对中压阀压损的影响。研究表明:相较于改变调节阀远端与阀杆中轴线距离的方案,对调节阀圆角处进行曲率优化可以有效降低汽阀压损,且对几何改动较小,效果更为理想。

损耗介质中电磁波折射规律分析

本文在研究各向同性介质的基础上,分别对复折射角和复波矢两种方法进行考察,并从折射角和菲涅耳系数方面证明了这两种方法的等价性.我们进一步利用时域有限差分法数值模拟了损耗介质中的电磁波传播过程,验证了理论分析结果的可靠性.更有趣的是,与无损耗介质折射不同,电磁波在斜入射到损耗介质后可能存在不改变传播方向的情况,即折射角可以等于入射角.这些分析不仅有利于理解电磁波在无损耗介质-损耗介质中的传播规律,也对电磁学知识的学习与应用有所帮助.

烟叶打叶后大片率调控关键技术研究

为解决当前烟叶打叶后大片率过高的问题,提出了对打叶后烟片采用振筛机大片叶筛选、图像监控打辊机可控再打叶的技术处理方案。设计实现了烟片分选再处理装置,并通过实验研究了不同控制参数对再打叶后烟叶的影响。结果表明:(1)提高振筛机筛孔孔径有助于大片叶分离;(2)再处理打辊机框栏开口尺寸与形状相比提高转速对再打叶效果的影响更为显著,使用圆形50.8 mm框栏开口的打辊机可实现再打叶后大片率低于30%、中片率高于45%、含末率低于0.3%的水平;(3)提高打辊机转动频率和增加再处理大片叶分料比例有助于降低大片率,但均会导致中片率降低和烟末增加。实验表明打辊机转动频率和分料比例分别控制在40 Hz和50%左右时表现较好。

中压输电线路1 kHz高频融冰优化分析

中压输电线路冬季覆冰范围广,由于线路长度较短,采用直流和工频交流融冰困难,导致断线、倒杆和冰闪跳闸事故频发。本文提出在中压输电线路采用1 kHz高频融冰的方法,分析了不同高频融冰接线方式、线路分布参数以及无功补偿对融冰效果的影响及其可行性。以LGJ-240/30导线为例,在频率1 kHz电流762 A作用下,融冰仿真实验结果表明,对于较短线路,在线路长度不超过36.3 km时,融冰时间受分布参数的影响产生的差值小于1%,可以忽略不计;结合10 kV线路绝缘耐压水平,采用频率1 kHz的交流融冰适合于供电半径小于5 km的短线路,且应采用三相短路的融冰接线方式和分段串联电容补偿措施,可满足线路绝缘水平,有效降低融冰电压和融冰电源的容量。

中频变压器铁心的磁-热耦合计算与实验

基于中频变压器磁耦合的电力电子变压器是新型电力系统中的关键装置。考虑频率对超薄硅钢磁化及损耗特性的影响,基于电磁场与温度场间接耦合的计算方法,对一台40 kV·A/400 Hz超薄硅钢中频变压器不同频率条件下铁心的电磁场与温度场分布进行求解,并开展变压器模型的空载实验,得到不同频率下的空载损耗和温升分布。通过仿真与实验数据的比较,误差均在允许范围内,验证了磁-热耦合分析的准确性,为中频变压器铁心散热和材料选择提供参考依据。

海底门声学计算及水下多孔介质材料降噪

分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的流动分离及压力脉动,且压力峰值条带沿着格栅对角线方向分布,频谱曲线显示海底门水动力噪声以低频为主。数值计算表明,当仅将海底门钢制格栅替换成水下多孔介质材料时降噪3.4 dB。共振频率计算及水下多孔介质材料应用为海底门声学设计提供了思路。

泵气损失对柴油机性能影响分析

基于某款船用中速柴油机,在当前配置状态的基础上,利用试验数据测试和GT-Power一维仿真计算手段,研究了不同配气凸轮型线、排气管直径、增压器配置对柴油机泵气损失和燃油消耗率的影响。选取部分优化方案来制作样件,并通过开发试验对比验证。结果表明,通过优化匹配可以分别将高转速高负荷工况、低转速低负荷工况的泵气损失和燃油消耗率降低到最佳水平。

基于大数据的中压配电网线损计算研究

由于中压配电网存在结构复杂、测量系统不全等问题,工作人员很难进行有效的减损工作。因此,文章提出一种基于广度优先的前推回代精准线损计算方法。该方法根据实际的馈线数据,将馈线拓扑进行分层,以层为单位利用前推回代法计算馈线损耗。通过实例分析得到:文章提出的计算方法具有精确的计算结果,通过指导完成对线路改造,合理利用资源,有效解决线损率偏高的问题,具有良好的应用价值。

改流体技术用于中厚急倾斜矿体开采实验研究

采用无底柱分段崩落法开采中厚急倾斜矿体现已在矿山中得到广泛应用,但仍普遍存在矿石损失贫化的问题,至今未得到根本解决。为实现资源与环境协调的绿色开采,以中厚急倾斜矿体开采为研究对象,基于料仓内改流体结构原理,提出了改流体放矿技术。考虑矿体倾角和厚度、分段高度因素的影响,设计了18组改流体放矿和常规截止品位放矿对比实验,研究了三因素对矿石损失贫化的影响。实验结果表明,不同厚度、不同倾角矿体开采中,改流体放矿技术矿石回收率均高于常规截止品位放矿回收率。在相同废石混入率条件下,改流体放矿矿石回收率为69.09%~82.9%,高于常规截止品位放矿12.66%~30.88%。当矿体倾角为60°~85°时,矿石回收率随矿体倾角的增大而提高;当矿体厚度为6~10 m时,改流体放矿技术矿石回收率高于常规截止品位放矿回收率;当分段高度为10~14 m时,矿石回收率随分段高度的增加而提高。同时,研究了改流体放矿技术机理,通过在采场中设置改流体结构和改变改流板的打开与关闭顺序,从而改变矿岩流动路径,可增大矿石流动范围和流动速率,控制矿岩接触,从而减少矿石损失和贫化。研究表明,改流体放矿技术优于常规截止品位放矿技术,有效改善了矿石损失贫化问题,为中厚急倾斜矿体开采时降低损失贫化提供了新的方法。

弧形筛改造在实践中的应用

由于粉煤量增加 ,原弧形筛不适应系统要求 ,给生产操作带来一定困难 ,改造后 ,脱介效果明显变好 ,产品灰分也符合要求 ,带来可观的经济效益。

电路模拟吸波材料带宽拓展方法探索

电路模拟吸波材料有一定的频率选择特性，电磁波有效损耗的带宽通常比较窄，通过多层电路屏、掺杂电损耗介质、磁损耗介质层组合、磁电损耗组合的方法，对电路模拟结构吸波材料在2～18GHz区间电磁损耗带宽的拓展进行了初步探索。结果证明：四种方法都能够提高电路模拟吸波材料的有效吸波带宽，并能够不同程度地提高材料的吸波效率。多层电路屏、掺杂电损耗介质的多层电路屏、组合磁损耗介质层的多层电路屏、组合磁损耗介质层和电损耗介质的多层电路屏，其反射率≤-5dB的带宽较单层电路屏的1．2GHz分别增加了6．4、10．6、9．6、10．6GHz，最小反射率分别达到-8、-10、-12、-25dB。

磁选尾矿中损失的磁铁矿粉性质的研究

全面分析了太原选煤厂磁选尾矿中磁铁矿粉的含量、磁性、粒度组成、元素组成及矿物组成。采用了磁性衰减率来衡量矿物的磁性,得出该选煤厂磁选尾矿中损失的磁铁矿粉中30%磁性较强,在磁选机可回收范围内,70%磁性较弱且粒度较粗,为石英与磁铁矿的连生体,需考虑用其他方法回收。

变压器介质油中放线菌对油介损的影响

用自制的 JOA液体培养基首次从报废的大型变压器介质油中分离到两种放线菌 :枝动菌和罗思氏菌 ,它们都能以介质油为惟一碳源进行生长繁殖 ,枝动菌对变压器油介损的影响更为显著 .研究结果表明 ,油介损随油中菌浓度的升高而升高 。

咸水中胶体迁移-沉积对砂介质渗透性损失的数学模型

采用室内土柱试验,研究咸水中胶体迁移引起砂介质渗透性变化的特征,通过胶体迁移-沉积作用的分析对砂介质渗透性损失的机理进行了探讨.结果表明:砂介质渗透性随孔隙体积数变化的动态特征符合Boltzmann函数;砂介质渗透性总的损失率为37.4%;渗透系数的损失量随孔隙体积数的增加而增加.胶体在砂介质中的穿透曲线呈"S"型,其中的2个拐点将曲线分成开始穿透、快速穿透和平稳穿透3个阶段,但并没有完全穿透,其迁移过程中发生了沉积.胶体沉积作用是砂介质渗透性降低的主要原因.

新型低热损失微燃烧器原型的实验研究

试验研究了一种降低微燃烧器热损失的新方式,其原理是通过多孔壁面均匀进气来预热未燃混合气,同时降低壁面温度,从而有效降低燃烧器热损失。结果表明:采用燃烧器周向供给富燃料混合气,端面中心供给空气的组合进气方式,可以在微燃烧器内形成稳定的管状预混合火焰,火焰呈蓝色,燃烧稳定。当火焰温度达到1100℃以上时,燃烧器内壁的温度低于500℃,外壁面温度在150℃左右,微燃烧器的侧壁面热损失率约为6%,对于强化微燃烧器的火焰稳定性效果显著。

低磁矩大功率复合微波石榴石铁氧体材料高频软磁特性的研究

用传统氧化物法制备化学式为Y3-a - 2bGda -xCa2b +xFe5-b -c -d - 0 .5xVb + 0 .5xIncMndO1 2 的复合石榴石铁氧体 ,研究了不同Gd含量对其温度稳定性的影响。结果发现 ,在考察的 60～ 10 0℃温度范围内 ,x =0 .1的样品稳定性最好。实验还表明 ,球磨弥散剂对样品的性能也有较大影响。