基于系统参数优化的对称双极海上风电送端联接变阀侧单相接地故障应力调控方法

为应对海上风电系统送端联接变阀侧单相接地故障引起的换流阀内过电压、过电流及风电场并网点电压跌落共存的问题,提出了一种基于系统参数优化的对称双极海上风电系统故障应力调控方法。首先,构建换流阀的数学模型与风电机组控制模型,通过电路分析揭示故障后换流阀过电压和过电流特性、风电场并网点电压跌落特性及其影响规律;其次,根据系统关键参数对故障后电压和电流的影响机制,提出一种基于系统参数优化的故障应力调控方案,即通过系统关键参数优化配置,实现过电压、过电流以及并网点电压跌落的综合调控,显著延长系统故障后换流阀的耐受时间和风电场不脱网运行时间;最后,通过对称双极海上风电经柔性直流系统仿真分析,验证了本文所提出方法对系统故障应力调控的有效性,为海上风电优化设计提供支撑。

高压气动减压阀内部湿空气凝结特性

针对高压气动减压阀内部结露结冰的现象,建立高压湿空气凝结流动数学模型,开展高压气动减压阀内部结露机理研究。以湿空气和液滴为流动介质,采用湿蒸汽凝结理论和多组分运输模型,通过C语言和Fluent-UDF编程开发了高压超音速湿空气凝结流动数值模型,搭建实验平台进行数值模型验证。利用该数值模型对高压气动减压阀内部湿空气凝结流动特性进行仿真,并分析了高压超音速流动过程中湿空气的流动凝结行为。结果表明:高压压缩气体流经节流阀口为绝热等熵过程,产生焦耳-汤姆逊正效应,气体体积迅速膨胀,压力和温度急剧下降,流速达到超音速流动;阀口附近下游区域大量成核,液滴快速增长,形成主要凝结区。高压湿空气凝结流动模型可为高压减压阀结构优化及进一步结冰机理研究提供参考。

R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统研制

针对目前国内现有电子膨胀阀测试系统偏差大、测试范围小、耗能大,研制了一种新型R1234yf新能源汽车空调电子膨胀阀测试系统,该测试系统利用制冷剂节流后气相经压缩机加压、液相经制冷剂循环泵加压,两相充分混合后进入冷凝器,利用排气节流阀直接控制被测电子膨胀阀阀后压力。依据汽车热管理国家标准对该测试系统进行了可行性及热力性能分析,并与实际制冷方法、液环法测试系统冷凝热负荷及耗功总和进行对比。结果表明:该系统利用两相环法,可以减少冷凝后的冷凝热量,通过排气节流阀控制被测阀后压力,取消蒸发器,提高系统性能;在流经被测试电子膨胀阀的工质质量流量为0.02~0.18 kg/s工况下,该系统冷凝热负荷较实际制冷方法减小了71.6%,较液环法降低了37.9%,耗功总和则比实际制冷方法下降了63.7%~38.6%,但比液环法约增加了7.5%。该系统可为新能源汽车空调行业电子膨胀阀性能测试提供可行且节能的测试方法。

基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计

基于增材制造技术思路构建了F8型空气分配阀结构模型,利用Fluent软件对F8型空气分配阀内部流道进行仿真优化,利用ANSYS进行有限元仿真进行残余应力和变形量分析,采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:基于增材制造技术制造的F8型空气分配阀可以实现部件轻量化和提高列车制动性能,中间体相比于原设计可减重89.0%,最小级位常用制动和大级位制动时制动缸充风速率可分别提升13.5%和21.6%,部件残余应力和变形量可满足使用要求。提供了基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计的新思路,也对其他结构复杂产品的智能制造提供了重要参考。

电子膨胀阀的两相流致噪声特性及降噪技术研究

电子膨胀阀是空调运行的关键部件之一,也是可能产生噪声的部件之一。空调运行产生的噪声可能会影响其舒适性,而阀门的两相流致噪声问题也带来了一定的困扰。为解决这一问题,改造阀门结构并进行研究,以实现阀门降噪的目标。针对双向节流元件电子膨胀阀的流动特性,提出了优化方案。其中,在阀门管路上加入沟槽结构以实现制热方向的降噪,对阀门阀座进行倒角处理以实现制冷方向的降噪。通过对原模型和优化模型进行数值计算,得出以下结论:电子膨胀阀的原模型和优化模型的两相流致噪声都主要集中在节流后产生;在制冷方向上,优化模型的流场最大噪声从原模型的111.7654 dB减小到109.2905 dB;在制热方向上,阀门下游的噪声明显减小,即优化模型中噪声向下游发展的趋势减小。

风冷相控阵天线散热设计及分析

T/R组件为相控阵天线的主要热源,天线阵面温度控制是相控阵天线热设计的关键技术之一。本文介绍了一种风冷相控阵天线,采用4个天线阵面圆周分布,中部布置处理机,底部布置风机的总体布局。将T/R组件的热量通过L型散热器传导至底部散热翅片,与处理机底部散热齿形成十字风道,最后通过底部风机散热,实现将设备舱与风道隔离。利用FloEFD热仿真软件进行热仿真分析,合理优化风道。通过实物试验验证天线热设计合理性,为其他类似相控阵天线设计提供了参考,具有较好的指导意义。

供气系统大口径主切断阀结构优化设计

针对原有供气系统主切断阀在使用过程中造成的闸板开裂、传动链连接部位无法拆卸、密封面损伤、执行器漏油以及无法智能化管理等现象进行结构与选型优化设计,并在此基础上通过数值模拟的方法对模型的主要部件进行应力、应变分析。结果表明,优化之后的模型受到的应力小,其变形也更小;对其进行出厂验收,强度、密封等性能均满足出厂要求。优化设计后的主切断阀整体结构更加合理,维护性更便利,性能更加可靠,自2022年运行以来,该阀门动作准确,无泄漏现象发生。

压缩空气储能透平滑压运行参数优化研究

针对绝热压缩空气储能系统中的透平滑压运行参数进行研究,以某项目100MW空气透平为例,介绍了储气方式和储气参数对空气透平的影响,提出了以单位质量发电量作为压缩空气储能透平性能指标的考核办法。对于全周进气加补气阀的进气调节方式,核算出了9.8MPa~3.7MPa滑压范围内各个补气阀开启点压力对应的单位质量发电量,通过对比确定最佳的补气阀开启点压力为7.3MPa,此时发电效率与纯补气方案相比提高2.7%,与纯节流方案相比提高12.6%,具有明显效率提升效果,对其它压缩空气储能透平进气调节方式选型具有明显参考意义。

气液两相流单向阀阀芯优化动态特性研究

针对单向阀振动引起密封失效的问题,以深海环境下实现动态封堵效果的单向锥阀为研究对象,对阀芯结构进行了优化设计,运用FLUENT软件进行数值模拟。阀芯结构优化后相比于优化前,避免了阀芯与阀座的碰撞,总体阀门稳定性和使用寿命增加。

航空器连续爬升运行的垂直剖面生成与优化

基于飞行管理系统的垂直导航功能,建立了连续爬升运行的垂直剖面生成模型.基于多阶段最优控制理论,采用高斯伪谱法,提出了连续爬升运行的垂直剖面优化方法.选取A320机型对广州白云机场连续爬升运行实施飞行与计算机模拟验证.结果表明:垂直剖面生成方法能够复现飞行模拟结果;垂直剖面优化方法能够进一步缩短飞行时间,减少燃油消耗.

某船用柴油机低速性能优化

为解决某船用柴油机怠速合排以及急加速工况时冒黑烟问题,分析涡轮增压器对柴油机低速性能的影响,仿真分析柴油机低速工况进气不足原因;优化配气相位,并对优化后的柴油机进行台架测试和实船验证。结果表明:柴油机低速工况进气不足的原因为废气倒流;优化配气相位后,柴油机低速工况时的充气效率提高,进气量增加,缸内燃烧得到改善,低速合排以及急加速工况增压器的响应速度提升,怠速合排以及急加速瞬间烟色显著改善,怠速合排转速恢复时间缩短至5 s以内,满足拖轮用户使用需求。

跌流竖井结构优化及其气压特性数值模拟

针对入流水舌引起的跌流竖井内负压过大问题,对前人研究中的原始竖井模型进行了结构优化设计。采用可实现的k-ε湍流模型以及VOF两相流模型研究了不同入流量下原始竖井模型和优化竖井模型中的流态分布规律及气压分布情况,建立了可用于确定优化竖井模型中通气管道底部安装高程的水舌撞击模型,探讨了通气管道相对进水管的位置对优化模型中气压分布的影响。结果表明:进水管附近的跌落水舌束窄了井内气体的正常流通通道,水舌上方形成了大面积气体回流区,水舌下方补气不足,进水管附近负压突增现象明显;建立的水舌撞击模型能够较准确地预测出水舌末端的撞击点位置,最大误差不超过10%;得到的通气管道底部安装高程为2.31 m,顶部高程略高于进水管上壁面;相比原始竖井模型,优化竖井模型能够使负压突增区的压差降低70%以上,并且当通气管道与进水管水平中心延长线之间的夹角为30°时,优化竖井模型所发挥的效果最好。

IGCC燃气轮机二次风阀控制优化

天津IGCC电站是国内第一座IGCC电站,文中介绍了IGCC示范工程概况,详细描述了燃气轮机(简称燃机)二次风阀的动作原理和重要作用。针对二次风阀的现状,分析了反馈改造和控制优化的重要性,提出了改造实施方案,通过改造实际运行表明:改造方案提高了设备可靠性,消除了因设备故障导致机组非计划停机的风险。

微型无刷直流电机气隙优化研究

根据无刷直流电机的FOC控制理论,可知电机相反电动势对转矩波动的影响机理。通过研究无刷直流电机气隙长度对相反电动势波形及齿槽力矩的影响,使用Ansys Maxwell模拟软件对电机相反电动势,齿槽力矩及转矩波动等进行模拟分析,通过对相反电动势波形的FFT分解,对相反电动势谐波进行优化,并结合样机的对比测试结果,提出微型、高转速电机的气隙优化的方案。

空压机放空阀优化改造研究

随着科学技术的不断发展,空压机在企业中的应用越来越广泛,通过对空压机的使用可使企业生产能耗降低,在保证企业生产效率的同时,生产成本得到有效控制,取得良好的经济效益。然而在实际使用过程中,受部分因素的影响,空压机出现故障的概率提高,直接影响着企业的正常生产,因此,需要重视对空压机放空阀的优化改造。文章结合相关案例,对空压机放空阀的优化改造措施进行分析研究。

华龙一号核电站大气排放系统的设计优化

介绍了华龙一号核电站大气排放系统在系统设计、压缩空气储罐材质变更、大气排放阀消音器结构优化三方面的优化措施。系统设计优化加快了在蒸汽发生器传热管断裂(SGTR)基准事故下一回路的快速冷却,增强了系统的余热导出能力,并为系统提供冗余的超压保护。压缩空气储罐的材质修改解决了采购困难问题,消音器的构造优化避免了调试、运行中的安全隐患。

电喷汽油机可变进气系统的优化设计

利用发动机一维气体流动模拟程序,对某电喷汽油机进气系统的流动过程进行了模拟计算。对该汽油机采用的可变进气系统的歧管直径和长度、控制阀开关的切换转速等结构参数进行了优化设计。计算结果表明,与原机相比,经优化设计后系统的充气效率最大增加幅值大于 11%,且改变了充气效率随转速的变化趋势。分析了配气正时对可变进气系统充气效率的影响。

空气阀水锤防护特性的主要影响参数分析及优化

对空气阀水锤防护特性的主要影响因素进行了试验分析。结果表明:在合理位置安装合适进排气孔口径的空气阀可有效防止因水柱分离再弥合而导致的巨大水锤升压,但空气阀的防护效果受安装位置和进排气孔口径的影响较大;口径过大,在排气过程中会产生较大的水锤升压,口径过小则可能因进气量和进气速度不够而达不到水锤防护的效果,实际应用中应对进、排气孔口径进行优化或采用"快进慢出"的结构形式;对本试验装置,空气阀应安装在首先产生水柱分离的位置,不合理的安装位置会加剧管道中的水锤压力上升。在此基础上,建立了空气阀参数和泵出口阀关闭程序的优化模型,并采用遗传算法进行求解。将上述优化方法应用到实际供水工程的水锤防护,提出了适宜的水锤防护措施。

有压供水管道气水两相流流态及排气方式

阐述了有压供水管道通水和运行过程中气、水两相流六种流态及演变规律,分析了输配水管道中气体的来源和存在条件,并对排气装置的功能及排气方案提出了具体建议。

水轮机主轴中心孔补气对尾水管内部流态的影响

基于水气两相流模型,研究了水轮机主轴中心孔补气对尾水管涡带的影响以及对于改善水轮机内部流态的作用。研究表明,不同工况下最优补气量的大小有一定的差异;由于气体能量较小,补气量过小,在转轮的影响下它很快稀释于水体中,进入尾水管直锥段中心涡带区域的气体很少,起不到改善水流的作用,补气量过大,又会使断面过水面积减小,尾水管直锥段横向水流增强导致不利流态。研究成果揭示了补气量的大小对于改善尾水管内部水流的影响,从而为寻找最优的补气量提供理论依据。