基于绕组首饼温度及温度梯度的变压器热点模型

变压器热点温度是衡量变压器负载潜力及运行安全性的重要指标,是变压器状态监测以及预测的重点。绕组底部首饼直接与散热片回流的冷油接触,周围油温与冷油近似相等,可以较为准确地分析其散热。该文从变压器传热原理出发,提出一种新的热点温度计算模型。首先,基于理论推导建立绕组首饼温度的控制方程,并使用热电类比方法建立可用于实际运行的绕组首饼局部热路模型。通过对一台内置传感光纤的110 kV油浸式变压器进行11级不同负载共21 h温升试验,获得不同负载率下绕组温度变化情况,并提出基于绕组首饼温度及绕组温度梯度的热点温度模型。基于局部热路模型,使用负载率及散热片进出口油温作为输入变量,成功预测绕组首饼温度。随后,建立绕组整体温度梯度的指数、差分方程模型,并基于提出的热点计算模型对连续变负载试验的结果进行预测。结果表明,模型预测均方根误差为4.02 K,相较传统模型,最大误差降低21%,验证所提计算模型的有效性。

混凝土边框率对结构保温一体化墙板热工性能影响的试验研究

为了响应国家“十四五”规划大力发展装配式建筑,提升新建建筑节能水平的号召,助力国家“双碳”目标的实现,研发了一种预制结构保温一体化复合夹心墙板.墙板四周设置实心混凝土边框作为连接件,以实现墙板的全干式连接.边框的存在形成显著的热桥,这在很大程度上决定了墙板的热工性能.确定边框率对墙板热工性能的定量影响,对于墙板的构造设计优化和实际工程应用具有重要指导性作用.因此,本文设计了6组具有不同边框率的墙板试件,采用标定热箱法对试件进行测试,定量地分析边框率对预制墙板热工性能的影响规律.试验结果表明:混凝土边框的存在,不仅延长了墙板热传递达到稳态的时间,还极大降低了墙板的热工性能.边框率为19.94%、30.85%、40.95%、50.26%和61.43%时,墙板热阻值分别降低了79.26%、84.28%、87.48%、89.36%和91.10%.为满足现行建筑节能要求,在实际工程应用中要将墙板边框率控制在20%以内.通过对现有墙板热阻值计算方法和试验结果的对比分析,推荐采用区域法作为带边框墙板热阻值计算方法.

建筑保温隔热材料导热系数检测结果影响因素分析

本文针对平板状建筑保温隔热材料导热系数常用检测方法防护热板法GB/T10294-2008从方法测试原理出发全面分析设备相关因素对检测结果的影响,得出设备影响因素主要为设备结构、加热功率、计量面积、夹紧力、设备计量、维护保养等多方面,并对影响结果的原理进行了分析和指标量化。

厂拌热再生排水沥青混合料在公路施工中的应用

依托实际工程,采用3种级配制备厂拌热再生排水混合料的制备,对3种混合料的高温抗车辙性能、水稳定性能、低温抗裂性能以及其渗水性能进行研究,并对施工现场摊铺碾压后路面的路面性能进行检测。研究结果表明,矿料掺配比为32∶27∶36∶4的厂拌热再生排水混合料具备优良的路用性能,且压实度、平整度、构造深度、渗水系数以及摩擦系数等路面性能指标均能满足公路工程施工要求。

200 N推力装置上肼类分解催化剂的应用性能

研究制备了一种单组元姿轨控发动机用肼类分解催化剂,采用200 N推力装置对其应用性能进行了研究和考察。在催化剂物化性能指标满足应用要求的基础上,利用200 N推力装置通过力学环境试验考察了催化剂力学环境适应性,通过双-10℃低温冷启动、低温稳态及脉冲、正负拉偏以及脉冲寿命热试考核程序考察了自制催化剂的低温冷启动性能、低温稳态性能、常温正负拉偏稳态性能以及脉冲寿命性能。结果表明:该催化剂肼催化分解效率在99%以上,机械强度高且力学环境适应性良好,具有较高的肼催化分解活性和稳定性,能够在200 N推力装置上于双-10℃正常启动,顺利完成了低温稳态、常温正负拉偏和脉冲寿命等考核程序,发动机室压平稳,响应特性良好,脉冲一致性好,可满足推力装置的使用要求。

测试条件对水流量平板法测试的热导率的影响

利用水流量平板法测试的热导率的公式确定了影响测试结果的试验参数,通过试验验证了中心量热器单位时间水流量和试样冷热面温差对热导率的影响。试验表明:在测试温度下试样的热导率随中心量热器单位时间水流量的增加而增大,但当中心量热器单位时间水流量超过一定值后,热导率增大趋势变缓;确定水流量平板法测试的热导率与试样冷热面温差有关,可通过热导率与Δt/ΔT的拟合曲线计算曲线范围内或曲线外推温度下的热导率。

钢绞线热铸锚节点高温下抗拉性能试验研究

针对锌铜合金熔点较低(约460℃±10℃)、高温下热铸锚节点容易失效的问题,对预应力钢绞线热铸锚节点进行了高温抗拉性能试验,获得了高温下试件的破坏模式和抗拉承载力,提出了钢绞线热铸锚节点在高温下极限抗拉承载力计算公式,以及在各荷载比下的临界温度,可用于钢绞线热铸锚节点的抗火承载力验算与防火保护层厚度设计.试验研究表明,温度低于200℃时,破坏模式为钢绞线断裂;温度高于200℃时,破坏模式通常为钢绞线滑脱.温度为150~440℃时,钢绞线热铸锚节点的极限抗拉承载力随温度升高而降低,287℃、340℃、392℃和425℃时的极限承载力分别为常温时的77.3%、39%、35.2%和10.5%.

输电线路钢管塔典型节点涡激振动疲劳性能试验研究

在输电线路运行过程中,钢管塔杆件涡激振动是节点部位产生疲劳裂纹主要原因之一。为揭示钢管塔典型节点疲劳破坏机理,获取节点的S-N曲线,开展钢管塔两种典型节点的涡激振动疲劳试验。设计节段模型试件,并通过数值计算方法验证其等效性,设计加载装置与加载制度,开展针对C型节点与X型节点的疲劳试验。结果表明:钢管塔典型节点的疲劳热点位于结构连接焊缝的焊趾处,疲劳荷载多次作用之后,在疲劳热点处形成向两侧扩展的疲劳裂纹,当裂纹达到临界尺寸时,试件迅速断裂;根据第一外推点应变幅值变化曲线,可将节点疲劳破坏过程大致分为弹性阶段、塑性阶段与破坏阶段,应变幅值转折点对应的加载次数可以作为节点的疲劳寿命;得到了钢管塔C型与X型节点的95%存活率下的热点应力幅-疲劳寿命曲线,为特高压输电线路钢管塔工程设计提供参考。

回收料掺量对热再生沥青混合料路用性能的影响

选取10%、30%、50%三个回收料掺量制备AC-16热再生沥青混合料,通过试验测试其稳定度、动稳定度、最大弯拉应变、冻融劈裂强度比、汉堡车辙剥落点等高温、低温、水稳、抗老化等路用性能,并与相同级配全新混合料路用性能进行对比,分析不同回收料掺量条件下热再生沥青混合料路用性能变化的规律。结果表明,随回收料掺量增加,热再生沥青混合料高温性能逐渐提高,低温性能逐渐降低,水稳性能先提高后降低。在保证良好路用性能的基础上兼顾经济因素和环保效益,推荐热再生沥青混合料回收料最佳掺量为30%左右。

CAP 1400蒸汽发生器干燥器性能分析及试验研究

针对CAP1400蒸汽发生器汽水分离装置干燥器的研发设计,本文从汽液分离机理、研发方式、工程设计等方面对国内外研发设计机构开展了广泛调研,并创新性地提出一种适用于先进核电厂蒸汽发生器干燥器的研发技术.本文采用数值模拟分析替代传统冷态试验对波形板进行选型研究,并采用各向异性多孔介质模型对干燥器整体三维结构模型进行数值计算,得到干燥器波形板入口蒸汽速度分布.根据计算得到的最高流速,对汽水分离装置试验件开展有针对性的热态性能试验,得到其在不同入口蒸汽流速、不同入口蒸汽湿度下的工作性能曲线,确定该型号干燥器的允许工作范围,以论证干燥器所有波形板入口处的蒸汽流速均在试验件热态试验确定的临界蒸汽流速以内,确保蒸汽发生器出口蒸汽的品质满足电厂安全稳定运行要求.

液体火箭发动机热试车启动中导流锥对燃气管路流动特性影响研究

双推力室液体火箭发动机启动过程中,若出现两支管流量分配不均等现象,极易引起点火失败,造成重大损失。因此,燃气管路分叉处内部流动特性和在分叉处布置导流锥对改善流动特性影响的研究具有重要意义。本文针对某双推力室液体火箭发动机热试车启动过程中的燃气管路,以试验数据作为边界条件,开展了瞬态流动数值仿真研究。结果表明,火箭发动机热试车启动过程中,燃气管路流动呈现出4个典型阶段,分别为点火前的平稳期、点火后的一次上升期、下降期和二次上升期。在启动过程中,无导流锥时,导流罩进口存在预旋回流区、一侧出口存在滞止回流区,导流罩与燃气支管衔接处内侧存在转弯回流区,三者相互作用是造成两支管间压力分布不对称及出口质量流量分配不平衡的主要原因;有导流锥时,预旋回流区被导流锥约束而缩小,滞止回流区消失。有导流锥与无导流锥时相比,在启动过程中约0.2 s与0.6 s时刻,两支管对称测点压差均值分别降低约80.0%与80.0%,两支管出口质量流量差值分别降低约55.0%与80.8%。导流锥有效改善了流动特性,使得两支管压力分布的对称性提高,流量分配平衡性增强。导流锥对双推力室液体火箭发动机稳定性提高有重要作用。

高精主轴装配工艺设计与测试

主轴单元是数控机床的重要功能部件之一,其装配质量将影响机床的加工精度及稳定性等性能指标。为满足数控机床高精高速的实际需求,降低机床主轴单元的故障率,对主轴运转噪声大、轴承温升过高、切削工件表面有振纹等常见故障现象进行研究。结合上述故障产生的原因,分别对相关装配过程作了梳理和总结,如:影响主轴运转噪声的主轴组件动平衡校核工序;影响轴承温升及切削性能的选择配置主轴轴承等工序。通过对主轴单元的温升测试及抗振性切削测试,从而验证了所述装配工艺的正确性和合理性,具有一定的借鉴价值。

应用于航天发动机的镀金光纤光栅高温动应变测量技术

在航天发动机的地面热试车或高空模拟试验中,通过准确测量高温管路的动应变参数,可以有效掌握结构疲劳和裂纹情况,从而提高发动机载荷能力分析和剩余寿命预测能力,这对于掌握发动机的工作状态具有重要的工程意义。西安航天动力研究所针对该动应变测量需求,论证了高温光纤光栅(FBG)应变测量技术的可行性和有效性,提出采用镀金涂层的飞秒激光刻写光纤光栅(FBG)进行高温动应变的测量。通过高温温度特性试验,开展了温度补偿技术研究,明确了高温应变温度补偿方案;在高温等强度梁上对高温应变测量准确度和温度补偿方案的可行性进行了验证。结果表明,经过高温温度补偿以后应变测量误差在±5×10-5范围内,可以满足航天液体发动机高温动应变测量准确度的要求。该光纤高温应变技术目前在本研究所设计的多个型号发动机热试车中高温动应变的测量中获得了良好应用。该技术具有测量成本低、测量准确性高等特点,可以在300~800℃范围内实现管路壁面动应变的准确测量。

大型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器的结构优选

随着大能力大型化裂解炉的不断发展,国内首台单炉膛20万吨/年产能乙烯裂解炉对燃烧器提出了更高的设计要求,在稳定燃烧的同时还要满足特定的工艺要求和严苛的环保要求。采用CFD技术和热态试验方法优选新型乙烯裂解炉用低NO_(x)燃烧器,通过数值分析方法研究不同底部与侧壁供热比(底侧比)下裂解炉内的燃烧状态(火焰形状、火焰长度、炉内温度分布及NO_(x)排放量等),结果表明:在底侧比为70:30时燃烧状态最优,炉膛内温度分布均匀且满足工艺要求和环保要求。在热态试验炉上对最终设计工况(底侧比72:28)进行热态试验,结果显示:炉内燃烧状态良好,温度分布均匀且满足热通量曲线,NO_(x)排放量也较低。

GH4065A高温合金惯性摩擦焊接本构模型及热变形行为研究

目的为了更好地描述GH4065A合金在惯性摩擦焊接过程中的塑性流变行为,建立适用于GH4065A高温合金惯性摩擦焊接的材料本构关系,并探究焊接过程中材料的热变形行为。方法采用Gleeble-3800热模拟机对GH4065A高温合金在1000~1150℃温度和0.01~10 s^(−1)应变速率下进行等温热压缩试验,基于实测的流动应力-应变数据,分析不同温度和应变速率下的材料流变特性,对比了GH4065A合金的Johnson-Cook本构模型和Arrhenius双曲正弦本构模型的准确度,并且将建立的Arrhenius本构模型应用到GH4065A的惯性摩擦焊接有限元仿真中。结果GH4065A高温合金在高温下表现出加工硬化与动态软化的复杂相互作用,其流变应力随应变速率的上升而增大,随变形温度的上升而减小。基于Arrhenius模型的有限元模拟结果与IFW试验结果吻合较好,镦粗量的有限元模型的误差为5.6%。结论通过在不同温度和应变速率下对GH4065A高温合金的流变特性进行分析,发现该合金在高温条件下表现出加工硬化和动态软化的双重行为。采用Arrhenius本构模型对GH4065A合金的流变行为进行了描述,并通过有限元仿真验证了该模型的准确性。表明该模型能够有效地预测GH4065A合金在惯性摩擦焊接过程中的热变形行为,为焊接工艺的优化提供了理论支持。

宇航紧固件用TB3钛合金棒材本构方程建立

对宇航紧固件典型规格Ф4.88 mm的TB3钛合金棒材开展了热压缩实验研究,对TB3钛合金的热压缩流变曲线进行了摩擦和温度双修正,并利用修正后的数据计算出热激活能Q、应力指数n、应力水平参数α以及与温度无关的常数ln A等参数,构建了更准确的Arrhenius双曲正弦本构方程。研究获得的TB3钛合金本构方程,可以为宇航紧固件及精密结构件的冲压成型有限元模拟及工艺优化提供支撑。

高Si铁素体/马氏体钢的高温变形行为

铁素体/马氏体(Ferritic/Martensitic,F/M)钢因具有优异的抗辐照性能和高温力学性能而成为先进核反应堆的候选结构材料。提高Si含量能够改善F/M钢的耐蚀性,但高硅的引入会恶化其热加工性能,因此研究高Si F/M钢的高温变形行为非常重要。在变形温度为950~1200℃和变形速率为0.01~10 s^(-1)的条件下,采用Gleeble1500型热模拟试验机对硅含量1%的10Cr1Si F/M钢进行热压缩模拟试验,研究其高温变形行为。结果表明:在0.01~0.1 s^(-1)的低变形速率下,10Cr1Si钢均发生动态再结晶;而在1~10 s^(-1)的高变形速率下发生动态回复,在本试验设计参数范围内仅在10 s^(-1)/950℃变形条件下出现了反常的动态再结晶现象。微观组织分析表明当变形温度较低而变形速率较快时,快速增殖的位错促使奥氏体动态再结晶。计算得到了10Cr1Si钢的Arrhenius本构方程和应变补偿本构模型,试验钢的真应力计算值与试验值吻合良好,可为10Cr1Si钢的热加工提供指导。

储能用280 Ah锂离子电池的热箱测试

为研究大容量电池不同热箱测试条件的膨胀、开阀等行为,采用280 Ah储能电池进行实验,在不同温度(130℃、145℃和160℃)、不同时间(30 min、120 min)条件下,对不同荷电状态(0%SOC、100%SOC)的电池进行热箱测试。在130℃以上,100%SOC电池表面温升更高,说明电池存在自加热行为。在145℃条件下,100%SOC电池热箱测试后内阻更高,说明此温度下电池存在自加热,导致内部温度更高,内部电解液、隔膜破坏程度更大。在145℃条件下,利用安托因方程计算的内部气压约0.69 MPa,电池防爆阀开启。在145℃条件下,电池体积膨胀达到最大值(约700 mL,约为初始体积的35%),在160℃条件下,没有夹具束缚的电池体积进一步膨胀并发生爆炸,100%SOC且带夹具的电池未发生热失控。

气氧/甲烷液体火箭发动机纵向不稳定燃烧机理研究

为研究同轴剪切喷嘴液体火箭发动机的高频不稳定燃烧诱发机理,针对单喷嘴气氧/甲烷缩尺火箭发动机开展了热试车试验和基于URANS/LES的高保真数值模拟。热试车试验得到了可重复的一阶纵向高频不稳定燃烧,数值模拟再现了试验中的不稳定燃烧,数值结果与试验结果符合良好。数值结果表明:燃烧室突扩面处的周期性涡脱落是引发、维持不稳定燃烧的激励源。整个热声振荡过程中,压力与释热率保持同步振荡,不断有能量从燃烧过程进入声场以维持纵向热声振荡,形成“燃烧-声学-流动”的能量反馈回路。周期性涡脱落本质上起到了释热相位延迟的作用,成为“燃烧-声学-流动”能量反馈回路的驱动源。

夏热地区室外“常全影”空间多阶段设计检验机制研究

为应对夏热地区夏季晴日人们在室外活动期间的日照暴晒,设计构建“常全影”空间是一个重要的有效途径。然而,“常全影”空间涉及阴影的时空动态,不能仅靠常规设计原理和经验对设计形成的“常全影”空间结果状态进行评价和判断,需基于多设计阶段的计算机日照阴影模拟验证,进行“常全影”空间设计过程的全程检验,从而助力其全面设计的实现。文章分析了“常全影”空间目标导向下的设计目标、方法、过程特征,阐明了利用计算机日照阴影模拟验证的设计检验内容和方法,并建立了分阶段、循序渐进的设计检验过程指引,为在一般规划和设计过程中“常全影”空间的设计实现提供方法指引。