多算法融合的超临界W火焰炉水冷壁壁温预测模型研究

针对某火电厂水冷壁在深度调峰背景下易发生拉裂而需对水冷壁管间温度梯度进行监控的问题,构建了一种基于PCA-SSA-LSTM多算法融合的预测模型,实现对易拉裂管附近水冷壁管出口壁温的有效预测。为改善模型的预测性能,依据壁温计算理论选取17个输入参数,使用PCA法进行降维处理;采用SSA算法优化PCA-LSTM预测模型超参数,得到最优PCA-SSA-LSTM壁温预测模型。通过与其他预测模型对比发现,融合模型的决定性系数(R2)值有一定程度的增大,均方根误差(RMSE)及平均绝对百分比误差(MAPE)有不同幅度的降低。实际应用表明:建立的多算法融合模型可有效提高多管出口壁温预测精度,能作为电厂DCS监测系统的补充,预警危险壁温,降低因管间大温差造成的水冷壁拉裂风险。

火焰筒整流罩粗晶组织性能分析及试验验证

某型航空发动机在试车后的检查中发现多台发动机的火焰筒整流罩存在裂纹,为了分析故障原因和改进设计工作,开展了晶粒尺寸与整流罩材料GH536合金力学性能的相关试验研究。用拉伸试验和高周疲劳试验比较了不同晶粒尺寸试验件的性能差异。结果表明:GH536合金粗晶组织的强度和疲劳寿命显著低于正常组织。晶粒粗大引发的疲劳性能降低是导致本次故障发生的主要原因。

阻燃软质聚氨酯泡沫燃烧烟气毒性的研究

材料燃烧的烟气释放受到材料成分和燃烧环境等诸多因素影响。为了研究阻燃剂和通风条件对软质聚氨酯泡沫(FPUF)燃烧烟气特性的影响,首先合成了一种添加型阻燃剂(DOPO-DICY),另选用两种典型的商用阻燃剂:甲基磷酸二甲酯(DMMP)、三聚氰胺(MEL),共制备了3种FPUF复合材料。通过垂直燃烧、极限氧指数、锥形量热仪等测试,对比了样品的阻燃性能。通过稳态管式炉(SSTF)调整一次进气量进行了贫氧、当量、富氧三种通风条件下的稳态燃烧测试,发现三种阻燃剂的加入均会增加稳态燃烧的烟气释放,但DMMP-MEL和DOPO-DICY均具有抑制CO生成的效果,同时证明了通风条件的变化也会影响FPUF的CO和CO_(2)的生成量。

单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布

针对单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒建立一维壁温计算程序,对火焰筒一维壁温进行计算分析,通过示温漆测温法和热电偶测温法获得了高温高压下该火焰筒壁温分布规律和最高壁温值,并将试验结果与计算结果进行对比分析。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好,该计算模型可有效评估冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布趋势;将冲击孔布置在气膜段末端可有效降低该处壁温,从而控制最高壁温值;单位面积冷却气量对冷却效率有重要影响;火焰筒壁温分布较均匀,最高壁温低于材料长期许用工作温度。

陶瓷基复合材料火焰筒热疲劳性能试验

为了更准确评估陶瓷基复合材料全环火焰筒的热疲劳性能,考核陶瓷基构件与金属件之间的连接件设计能否满足使用要求,开展了燃油流量循环控制时序的火焰筒热疲劳试验。根据试验特点和要求,制定了试验所需的燃油流量控制方案、试验过程风险控制方法、数据录取方式及处理方法等。在陶瓷基复合材料全环火焰筒上开展了2个燃油流量循环控制时序、200次循环的热疲劳试验。结果表明:燃油流量控制方案、试验过程风险控制方法、数据录取方式及处理方法等能够满足火焰筒热疲劳试验的要求;在试验工况下,火焰筒壁温最高为1010℃;经过400 min的热疲劳试验,火焰筒及连接件未损坏,证明陶瓷基复合材料全环火焰筒在试验工况下的可靠性高。

连续晶种循环法合成三聚氰胺氰尿酸盐工艺研究

文章以三聚氰胺和氰尿酸为原料,探索了连续法合成三聚氰胺氰尿酸盐的工艺规律,考察了反应温度、回流比及停留时间等条件对工艺的影响。研究结果表明:在一定的条件下连续晶种循环法可以得到合格的三聚氰胺氰尿酸盐产品,同时通过控制回流比调节晶种量,以晶种替代催化剂,可减少杂质含量,得到的产品纯度高、粒径低、分散性高。

冲击+逆向对流+气膜冷却传热特性的研究

为了研究火焰筒壁面冲击+逆向对流+气膜复合冷却方式的传热特性,设计了6种不同几何结构的实验件,搭建了实验台,采用红外热像仪对其传热特性进行了研究.结果表明,冷却效率随吹风比的增大而增大;在气膜出口与冲击位置之间,气膜冷却效率沿主流方向不断增加,在相同的冷却壁面处,冷却效率随冲击位置距气膜出口的增加而减小;越过冲击位置,冷却效率随壁面位置的增加而减小.在冷却壁面的任一位置,冷却效果随冲击间距的减小而增大.

气膜冷却孔几何结构对流量系数的影响

为了研究火焰筒壁面气膜冷却孔几何结构对流量系数的影响规律,设计了几种具有不同几何尺寸和排列结构的气膜冷却孔实验件。对气膜冷却孔的流量系数进行了实验研究。实验结果表明,在吹风比较小时,随吹风比的增加流量系数大幅度增加,当吹风比较大时,随吹风比的增加流量系数增幅减小。同时,在气膜孔厚径比大于1时,气膜孔的排列形式对流量系数的影响不大,当厚径比小于1时,叉排气膜孔的流量系数要高于顺排气膜孔的流量系数。

浮动壁火焰筒壁温试验和计算分析

对某浮动壁火焰筒的壁温进行了试验和计算分析。该火焰筒应用了新型的浮动壁结构和高效的冲击/发散复合冷却技术。壁温分布试验在全环形燃烧室试验台上进行,采用热电偶和示温漆测量。计算采用了稳态导热问题的有限元求解方法。研究分析表明,火焰筒壁温在材料的长期许用温度范围内,壁温计算反映了火焰筒壁温的分布规律和趋势。冲击/发散复合冷却方式的轴向壁温梯度小于缝槽气膜冷却方式,对降低热应力水平,延长火焰筒使用寿命有利。

孔阵排列和偏转角对多斜孔壁火焰筒冷却效果的影响研究

为了研究火焰筒上孔阵排列和偏转角对多斜孔壁冷却效果的影响规律,将多斜孔壁冷却结构应用到航空发动机的燃烧室火焰筒壁上,通过数值模拟研究了不同孔阵排列和不同偏转角的共6种多斜孔结构对火焰筒壁的冷却效果,包括有效温比和对流换热系数的比较。结果表明:在燃烧室上,孔阵排列对多斜孔壁冷却效果的影响与平板模型的规律一致,叉排孔阵排列优于顺排孔阵排列,孔排周向位移找到了冷却效果较好时的孔排周向位移值;在火焰筒前端,偏转角的选取应考虑到旋流器对流场的影响,而在火焰筒后端,偏转角为0°的冷却效果较好。

冲击-发散冷却火焰筒浮动瓦片三维壁温计算分析

论述了采用冲击-发散冷却技术的火焰筒浮动瓦片的传热计算分析方法,以及传热数学模型和边界条件处理.并采用ANSYS程序的热分析模块对浮动瓦片的三维壁温场进行了计算.计算结果与试验结果进行了对比分析,两者有较好的吻合性,计算值与试验值的相对误差不大于6%.

孔排布方式对多斜孔壁火焰筒传热特性影响的数值研究

为了探寻高效的冷却技术,将多斜孔壁冷却结构应用于燃烧室火焰筒中,在实际工作条件下,对三种孔排布方式的火焰筒冷却特性进行了数值模拟。研究了斜排孔阵的周向偏移量H相对周向孔间距p的变化(模型A:H/p=0.2;模型B:H/p=0.4;模型C:H/p=0.5)对冷却特性的影响。计算结果表明,在燃烧室进口条件相同时,H/p的变化对总冷却用气量的影响很小,但对火焰筒的传热特性有明显影响,模型C的冷却效果优于模型A和B,并且火焰筒出口的温度分布不均匀系数ε较小。

气膜冷却燃烧室火焰筒二维壁温分布计算

采用二维轴对称模型，用有限元素法，以气膜冷却火焰筒外环整体为对象进行壁温分布计算。开发了计算机程序，得到了合理、精度良好的温度分布。结合内环头部及其它算例的计算，结果表明该程序具有良好的工程应用价值，对于燃烧室的优化设计及应力分析有重要作用。

有隔热涂层的气膜冷却火焰筒壁温计算

对薄壁火焰筒,给出了壁温计算模型和计算方法,应用该方法进行了某环管型燃烧室火焰筒壁温计算,查找了该燃烧室火焰筒一次主燃孔出现裂纹的原因,并研究了气膜冷却、隔热涂层及其厚度对壁温径向和轴向分布的影响。结果表明:火焰筒最高壁温946℃,符合火焰筒对最高壁温的设计要求;火焰筒一次主燃孔附近壁温分布梯度较大,是热应力易集中的地方,为查找火焰筒故障原因提供了依据;气膜冷却和隔热涂层能显著降低火焰筒壁温,有效改善壁温径向和轴向分布;隔热涂层厚度对火焰筒壁温影响很小。

单管火焰筒内燃烧过程的反应动力学数值模拟

为了建立航空煤油替代燃料的反应机理,并对航空发动机燃烧过程进行详细反应动力学研究,选用正癸烷作为航空煤油的替代燃料,建立了该替代燃料的化学反应详细机理与简化机理。分别采用详细机理与简化机理对正癸烷在激波管中的着火过程、在预混燃烧炉内的燃烧过程进行了数值计算,并与实验结果进行了对比分析。同时,耦合该简化机理与CFD计算软件Fluent,对某单管火焰筒内燃烧过程、排放物及活性中间组分的生成规律进行了详细分析,并与采用C12H23为燃料的单步总包反应机理的计算结果进行了对比分析。结果表明,采用简化机理计算得到的着火延迟时间、反应物与各主要生成物摩尔分数的整体变化趋势与实验数据吻合较好;与采用C12H23为燃料的单步反应机理相比,采用正癸烷为替代燃料的简化反应机理能更好地对单管火焰筒的燃烧与排放特性进行详细的动力学分析。

双级涡流器环形燃烧室整体流场数值模拟

在任意曲线坐标系下对包括扩压器、双级涡流器及火焰筒在内的环形燃烧室三维两相燃烧整体流场进行数值模拟。由于环形燃烧室形状复杂,采用偏微分方程法与整体分区结合法生成环形燃烧室整体网格。所用的数学模型有:k-ε紊流模型、EBU-Arrhenius紊流燃烧模型、六通量热辐射模型以及颗粒群轨道模型等。在非交错网格系下,气相采用SIMPLE算法求解,液相采用PSIC算法求解。数值分析不同燃烧室进口气流参数以及涡流器几何尺寸对燃烧室流场的影响,并将计算结果与实验数据进行了比较。结果表明本文的计算方法合理性可用于环形燃烧室的研制与优化设计。

微型火焰管中燃烧的研究

提出了一种新型的微动力机电系统观念,即微型热光电 TPV(thermo photovoltaic)系统。微型燃烧室是微型TPV系统中最重要的部分之一。为了获得较高的能量转换效率,需要使燃烧器壁面四周处于较高且分布均匀的温度状态。尺寸效应对微型燃烧室中的持续燃烧带来了很大的影响。为了分析微型燃烧器中燃烧的可行性和有关影响因素,在不同工况下进行实验。结果表明,在一定的流量和混合比范围内,可以在微型火焰管内维持稳定的燃烧,高温能够在燃烧室四周均匀分布。

水套加热炉热力计算方法比较

针对采用SY/T 0535—94《火筒式加热炉热力与阻力计算方法》进行水套加热炉校核计算时,出现的随过量空气系数增加排烟温度不变、火筒出口烟温降低的问题,运用通用的燃油、燃气锅炉热力计算方法,对加热炉进行了重新校核计算。结果表明,通用热力计算法的结果与实际相符,即随过量空气系数增加,排烟温度增加、火筒出口烟温基本不变。分析发现,SY/T 0535—94中热力计算方法未考虑烟气成分对火筒辐射传热的影响,并过分夸大烟管对流传热能力,因而导致大过量空气系数时计算结果偏离实际。建议尽快出台新的水套加热炉热力计算标准,标准中应考虑烟气成分和灰垢热阻对传热的影响。

多斜孔火焰筒壁冷却结构的数值模拟

通过数值模拟对多斜孔火焰筒冷却结构平板模型进行了研究,重点探讨了吹风比、孔斜角、孔阵排列方式、复合角和孔结构对壁面绝热温比的影响规律.结果表明:吹风比和孔斜角的大小对斜孔板的冷却效果有较大的影响,吹风比越大和孔斜角越小,冷却效果越好;孔阵的排列方式对冷却效果有一定的影响,长菱形分布优于正菱形分布;而孔偏角的引入则对冷却不利;与普通圆柱型斜孔相比,所提出的缩扩型斜孔在较低的吹风比下有利于改善冷却效果,而在大吹风比下则对冷却不利.

某型发动机高空、低速下燃烧室冷却性能分析

通过对某型发动机燃烧室火焰筒在高空、低速条件下的流量分配、沿程参数和壁温分布计算,对该型发动机燃烧室的冷却性能进行分析研究。结果表明:在高空条件下,火焰筒同一轴向位置的壁温随马赫数的增大而升高;气膜冷却有一定的冷却保护有效长度,使得火焰筒壁温沿轴向分布呈锯齿形。