空间导叶式多级离心泵级间能量损失机理

为探究空间导叶式多级离心泵级间能量损失的原因,以1个单级和1个3级潜水泵为研究对象,通过试验和数值模拟相结合的方法,分析其级间能量损失的机理.对单级和3级潜水泵分别进行全流场外特性试验.基于ANSYS软件对3级潜水泵不同流量点进行数值模拟和内流场分析,着重对各级叶轮进口流态、内部旋涡结构和叶片载荷分析比较.结果表明:小流量工况下,3级潜水泵各级扬程接近且与单级扬程相差不大;额定流量工况和大流量工况下,3级潜水泵第1级扬程与单级扬程仍相差不大,但后2级扬程相比于第1级降低了6%~10%.随着流量的增大,首级叶轮来流稳定性不受影响,其后各级叶轮进流流态变差.后2级叶轮进口液体介质冲角变化使其对叶片进口边的冲击增大.后2级叶轮进口处的涡在流量较大时发展为流向涡,从而引起叶片载荷突变,削弱了叶轮做功能力,导致后2级能量损失.研究结果可为多级离心泵的设计提供理论依据.

对旋轴流通风机叶轮内不可逆能量损失机理

随着节能降耗成为当今世界的迫切需要,提高通风机能量转换效率越来越受到重视,已成为通风领域内关键问题。掌握叶轮内不可逆能量损失演化机制是实现能量高效转化的前提与基础,但目前尚缺乏针对叶轮内不可逆能量损失机理方面的研究。为此,以对旋轴流通风机为研究对象,采用数值模拟和实验方法获得了不同流量工况下通风机内部流场。基于熵产理论,建立了通风机叶轮内不可逆能量损失理论模型,明确了叶轮内不可逆能量损失与空间流场参数的内在关系,实现了叶轮内不同类型能量损失的定量分析,结合叶轮内流动特征,明确了能量损失空间演化规律和产生原因。研究结果表明,熵产方法计算叶轮内不可逆能量损失是可靠的,直接黏性耗散损失和壁面摩擦损失是能量损失的重要组成部分,而湍流耗散则是引起能量损失的主要原因,达到总能量损失的60%~80%;对于前级叶轮,湍流耗散引起的能量损失在1.0Q_(BEP)流量工况(Q_(BEP)为最优工况流量)达到最小,而后级叶轮能量损失随流量的降低而增大。能量损失主要集中在Span=0.6~1.0(Span为叶展方向轮毂至机壳的无量纲距离)区域,在1.0Q_(BEP)工况达到总能量损失的70%;叶顶间隙泄漏流和叶片前缘溢流引起的螺旋旋涡、叶轮内回流、叶片压力面和吸力面流动分离以及叶片后缘尾迹都将导致能量损失产生,其中流动分离和尾迹引起的高能量损失区域较小,能量损失相对有限,而旋涡和回流显著影响叶轮内流体流动,最终导致叶顶附近区域出现大量能量损失。

氯取代近红外双缆共轭高分子材料与低能量损失单组分有机太阳能电池

近红外型双缆共轭高分子材料的光电转换效率(PCE)已经超过了10%,然而较大的能量损失限制了其性能的进一步提升。本工作中,我们合成了两个氯取代的近红外双缆共轭聚合物材料,分别命名为as-DCPIC-Cl和as-DCPIC-2Cl。氯原子的引入使得单组分有机太阳能电池的能量损失低至0.57 eV。其中,基于as-DCPIC-Cl的器件实现了10.14%的PCE,为基于非稠环电子受体的双缆共轭聚合物的最高性能。研究表明,氯原子在实现高性能单组分有机太阳能电池方面具有重要的作用。

基于熵产理论的100MW级光热电站多级熔盐泵内部能量损失特性分布

为了研究多级熔盐泵的能量特性,由于传统压降法无法确定能量损失来源及类型,为此,采用了一种新的分析方法,将数值模拟与熵产理论相结合来研究熔盐泵的内部流动情况及熵产分布。建立了多级熔盐泵三维全流道流体域模型;利用CFD方法对熔盐泵内不同工况下的流动进行了模拟;根据热力学第二定律,基于熵产理论对不同流量下泵内过流部件的能量损失及损失类型进行了定量分析并对各级叶轮和导叶的湍流熵产损失进行了详细讨论。研究结果显示:湍流熵产和壁面熵产是主要的损失类型,两者占能量总损失的99%以上。不同流量工况下,导叶和叶轮是产生能量损失的主要部件,期间产生的损失占总熵产损失的81%以上。各级导叶的湍流熵产随流量增大呈现先下降后上升的趋势,最小熵产出现在1.0Q_(opt)~1.4Q_(opt),且随着级数增加,导叶最小熵产出现的工况更加靠近设计工况。叶轮中的湍流熵产存在明显的级间差异,首级叶轮的湍流熵产随流量增加不断减小,在1.6Q_(opt)工况下达到最小值570.874W,随后略有上升。

基于能量损失模型的轴流泵空化特性研究

以比转速为1500的轴流泵为研究对象,采用SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,基于熵产理论,开展了轴流泵空化特性及能量损失特性研究。数值模拟结果表明:基于ZGB空化模型,轴流泵的临界汽蚀余量为3.7 m;气泡均最先出现在叶片进口边的背面,空化越严重,空泡分布范围越大,严重时充满整个叶轮通道;深度空化的总熵产损失是无空化的1.22倍,叶轮内脉动熵产损失最大,时均熵产损失最小,高损失区域主要分布在叶片表面和尾迹附近。研究成果可为设计低能耗、空化性能优异的旋转机械提供参考。

好氧预处理对干法沼气发酵产气量的影响及能量损失

研究好氧发酵预处理对干法沼气发酵产气效果的影响及能量损失情况,是以好氧发酵升温为预处理方式的干法沼气工程经济运行的重要依据。该文采用恒温沼气发酵装置,以牛粪及少量混合秸秆粉作为发酵原料,研究了不同好氧发酵预处理条件下,干法沼气发酵的产气效果并对其能量损失情况进行了分析探讨。结果表明:以牛粪为主要发酵原料时,好氧预处理对物料干法沼气发酵的产气量有较明显影响,随着好氧发酵时间增加和温度提高,总产气量减少,能量损失增大;好氧发酵预处理温度与沼气发酵温度相同(均为35℃)时,能量损失较少,好氧发酵升温法合理;好氧发酵预处理温度(55℃)显著高于沼气发酵温度,好氧发酵升温法会带来较大能量损失。因此,在对覆膜槽生物反应器操作时,应准确把握好氧发酵的时间和温度,一旦达到所需温度,应立即转入沼气发酵,以提高沼气产量,减少能量损失。

水射流喷嘴能量损失研究

在水射流系统中,喷嘴是关键部件,起负载作用(对泵加载,建立系统压力)及能量转换作用(将水的压力能转化为动能)。在不同条件下,喷嘴能量转换效率不同,从而影响水射流系统效率。按能量损失成因不同,将喷嘴能量损失分为特征能量损失和气蚀能量损失。根据喷嘴流量特性,研究能量损失的影响因素及其与流量系数的关系。对圆柱、圆锥及余弦三种喷嘴的流量特性进行试验研究,研究能量损失与进出口条件及喷嘴特征参数间的关系,对比分析三种喷嘴的特征及气蚀能量损失的大小。得出进出口条件对气蚀能量损失有较大的影响,而对特征能量损失几乎无影响;喷嘴特征参数对两种能量损失的都有很大影响,且喷嘴内壁轮廓越接近流线型,喷嘴能量损失越小。本研究为优化喷嘴设计及提高水射流系统效率提供基础。

自吸泵内能量损失及非定常流动特性研究

自吸泵由于其特有的气液分离腔和回流孔结构使得其内部流动更为复杂,本文针对自吸泵内能量损失及非定常流动特性开展实验和数值研究。通过开展模型泵水力性能实验,发现数值计算结果与实验结果具有较好一致性。利用熵产理论和Q准则定量分析了不同工况下自吸泵内不同区域的能量损失特性及涡核分布特征,结果表明:泵内熵产分布特征与水力损失分布特征基本一致,叶轮、蜗壳和气液分离腔是自吸泵内能量损失的主要区域。蜗壳内部的压力脉动强度在靠近隔舌区域较大,蜗壳中段处变弱,蜗壳出口扩散段处又进一步增强。在小流量工况下,叶轮和蜗壳内部涡核分布面积较大,涡核主要分布在叶轮的进口处和出口处。

弯扭叶片栅内减少能量损失机理研究的新进展

根据实验结果和数值计算结果的分析，本文讨论了三维流场的压力分布对弯曲叶片型式的影响。进一步揭示利用弯曲叶片减小叶栅通道内能量损失的机理，弯曲叶片可以改变三维流场内的径向、横向和流向的压力分布。对于膨胀叶栅，采用正弯曲叶片可以显著的降低叶栅中的总能量损失系数。对于叶展中部伴有边界层强烈分离的导向叶栅，采用反弯曲叶片将有利于减小总能量损失。

基于能量损失的混凝土损伤模型

从能量损失的角度出发,提出了一种运用辛普生积分方法进行计算的混凝土损伤模型,推导了混凝土损伤变量D的通用计算公式.通过对典型的混凝土受压和受拉应力-应变关系曲线计算表明,所提出的混凝土损伤变量计算公式不仅能较好地描述混凝土损伤随应变增长的变化规律,而且还具有简单、实用、精度较高等优点.

气动系统的能量消耗评价体系及能量损失分析

在分析基于空气消耗量的现有能量消耗评价体系的基础上,阐述一种新的能量消耗评价量——气动功率。气动功率定义为单位时间内流过指定截面的压缩空气所含有的有效能,而有效能是以大气温度和压力状态为外界基准,流动压缩空气具有的对外做功能力。该有效能是一个相对于大气状态基准的相对量,建立在气动系统都工作在大气环境下这样一个事实基础上。基于气动功率概念,侧重分析导致气动功率损失的因素,讨论气动系统能量损失机理及各个构成环节的损失情况,为明确节能目标奠定理论基础。

我国冷冻系统水冷设备污垢影响的能量损失研究

介绍了较少污垢冷冻系统水冷器的传热系数实际测试工作 ,结合文献数据研究水垢引起的传热效率下降 ,并计算分析由此引起的冰机压缩功耗上升比例为 7%左右 ,根据年鉴资料从宏观上推算 ,电耗损失高达每年 9 38亿元 ,建议大力推广自动清洗防垢技术。

高分辨快电子能量损失谱仪的改进

新研制成功的电子能量损失符合谱仪是由电子能量损失谱仪、正离子飞行时间质谱仪、负离子飞行时间质谱仪及相应的电子学符合测量系统构成。该系统可以同时获得电子与原子分子碰撞后散射电子、电离或解离正离子、解离负离子或电离电子的信息。利用该装置测量了一氧化碳分子的光电离效率曲线及其离子碎片的部分光学振子强度密度。

矩形断面压力管道汇流口局部能量损失

采用水动力学基本理论,对矩形断面有压管道汇流口的水力特性进行分析研究,提出收缩系数及局部能量损失系数的综合表达式,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:正确描述管道汇流口水流特性,必须考虑主管和支管的面积、流量的相对大小和交汇角的影响;局部能量损失随流量比增大而增大,随面积比增大而减小,随交汇角增大而增大。

几种炸药水下爆炸能量损失特性分析研究

针对炸药水中爆炸能量损失特性,通过水下爆炸试验,测定了TNT、RS211、RBUL、GUHL和RS3-4水下爆炸时的超压、冲击波能、气泡能等冲击波性能参数。对试验结果进行分析,得到了超压以及冲击波能的衰减规律,同时分析了装药水下爆炸的能量输出结构及其能量损失特性。结果表明,RS211和RS3-4具有较高冲击波超压峰值,而RBUL、GUHL衰减较缓慢,RBUL、GUHL水下爆炸能量可到达约1.8倍TNT当量。5 kg炸药水下爆炸时,在0~3 m处总能量损失呈现抛物线形式的增长;在3 m之后呈现线性增长;在5 m之后为理想冲击波状态。

后部加载叶型直叶片和弯叶片叶栅中能量损失变化的实验研究

在环形叶栅低速风洞上,详细测量了具有后部加载叶型的常规直叶片和弯扭叶片栅能量损失由栅前至栅后的发展。实验结果表明损失的增长主要发生在前缘和尾缘附近,提高此类叶栅流动效率的关键是前缘圆直径、尾缘逆压段长度与逆压梯度值的匹配以及沿叶高静压系数分布规律的选择。

铀表面初始氧化行为的电子能量损失谱研究

利用俄歇电子能谱仪获取了表面清洁的铀及其在氧化过程中的电子能量损失谱 (EELS) ,研究这些电子能量损失谱线显示 :清洁表面铀的等离子损失的实验值与理论值较为符合 ;随着氧化程度的加剧 ,体等离子体 (BP)、表面等离子体 (SP)以及价带间跃迁所造成的电子能量损失峰发生了明显的连续偏移和强度的变化 ,表明室温下清洁表面铀暴露微量纯氧后 ,在铀表面上发生了U→UO→UO2 初始氧化过程。同时 ,又采用了俄歇电子能谱 (AES)和X射线光电子谱 (XPS)

弯曲叶片降低能量损失的涡动力学机制

采用实验与数值模拟相结合的手段 ,从涡动力学的角度阐述了弯叶片降低能量损失的机理 .研究了在不同攻角、不同出口马赫数、不同弯角条件下涡轮叶栅流场内主要旋涡的生成与发展 ;并通过与直叶栅的对比 ,研究了叶片弯曲对马蹄涡起始分离点位置及对通道涡位置强度的影响 ,从截面涡结构入手 ,分析了叶片弯曲这种边界条件的改变方式对通道涡稳定性的影响 ;通过分析在不同气动条件下通道涡对损失贡献的差异指出了在通道涡强度与尺度较大的叶栅 ,叶片弯曲不但会直接通过改变通道涡的强度 ,减少通道涡本身的损失来影响损失的大小 ,同时也会通过对通道涡位置的改变来影响损失的分布与大小 .

螺旋离心泵叶轮域流体能量损失研究

以螺旋离心泵为研究对象,采用计算流体力学方法,对叶轮内部流场进行数值计算,分析了叶片工作面和背面轮毂、轮缘处的压强和速度分布。定义Rothalpy值作为能量损失定量评价的指标,对输送介质为清水和固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的固液两相含沙水在螺旋离心泵叶轮域的能量变化进行了分析,得出叶轮不同位置处能量变化规律。结果表明:叶轮螺旋段头部是整个叶轮域能量转换的过渡区域,螺旋段是叶轮域流体介质能量增加的主要区域,螺旋段中部的壁面摩擦损失对螺旋段做功能力有一定影响,液流在离心段能量损失最大;较输送清水,当输送固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的含沙水时,叶轮做功能力有所提高,在叶轮出口处,两类流体介质的能量趋于均匀。

圆形管道90°汇流口局部能量损失

进行汇流管路特别是管路较短或汇流节点较多的管路系统设计时,正确确定管道汇流口水流局部能量损失具有重要意义.为此,根据水动力学基本原理,在分析90°汇流口独特水流特性及能量耗散机理的基础上,提出了局部能量损失系数的综合表达式,并应用试验资料对该综合表达式进行了验证.研究结果表明,正确分析管道汇流口水流的局部能量损失机理,必须考虑汇入断面上支流沿下游主流方向的动量输入和主支流间相互掺混引起的附加摩擦阻力的影响.