双程放大740 mJ TEC冷却LD泵浦Nd∶YAG激光器

报道了一种实现高能量输出的激光二极管(LD)泵浦无水冷全固态Nd∶YAG双程放大器结构。整个放大系统采用了泵浦与晶体棒集成的模块以及半导体制冷器(TEC),从而实现了激光系统的小型化。总腔长为730 mm。在10 Hz重复频率下,主振荡器得到了最大脉冲能量为350 m J的激光输出。脉宽为9.7 ns,光束质量M^2在两个方向分别为7.7和12.3。并进行了双程放大的研究,双程放大后得到了740 m J、10 ns的激光输出。

烧结矿立式冷却装置气固传热性能分析

为了分析烧结矿立式冷却装置的气固传热性能,建立一维稳态模型对料层气固传热进行计算,以回收的空气热量与空气作为评判标准,比较不同工况下的余热回收能力.采用数值迭代算法求解模型.结果表明,对于给定尺寸的烧结矿立式冷却装置和相同特性的烧结矿颗粒,烧结矿入口温度每增加10℃,空气值平均升高1.28GJ/h;空气入口温度(环境温度)每增加10℃,空气值平均降低1.69GJ/h;随着气料比从550到700m3/t(标准状况下)逐渐增加,空气值增大至49.51GJ/h后明显减小.随着空气入口温度的增加,最大空气下降,对应的最佳气料比却升高;随着烧结矿入口温度的增加,最大空气及对应的最佳气料比均升高.研究结果为生产实际中在工况改变的情况下通过调节气料比获得最大余热回收性能提供了参考.

篦冷机熟料多通道冷却气固热交换模型研究

针对水泥篦冷机内熟料多通道冷却风冷却效率低问题,基于气固交叉换热理论,采用网格划分法将篦冷机篦床上的高温熟料进行单元划分,利用热平衡原理和质量平衡原理,建立了篦冷机熟料多通道冷却风流量控制模型,并采用迭代法分析该流量控制模型,得出了篦冷机熟料冷却风按照篦床长度变化的供风规则,为篦冷机的优化配风设计提供了理论基础。

废气再循环冷却器的性能仿真及结构改进研究

废气再循环(EGR)冷却器的工作条件恶劣,经常由于热负荷过高而出现结构开裂问题,严重影响实际使用性能。针对某型EGR冷却器,采用流固耦合热分析方法,用计算流体力学和有限元软件计算分析了EGR冷却器的流场、温度场和热应力分布,其数值模拟结果与测试结果吻合;验证了EGR冷却器的开裂现象系工作时所受热应力过高导致。据此,通过在外表面增加扰流槽对EGR冷却器结构进行了一定的改进,试验结果表明,改进后的EGR冷却器不再出现开裂现象,研究结果表明流固耦合分析是解决EGR冷却器开裂问题的有效方法。

基于流固耦合与多目标拓扑优化的低噪声塑料机油冷却器盖优化设计

机油冷却器盖属于薄壁件,距离振动激励源较近,容易产生较大的振动噪声,且内腔冷却液的存在对机油冷却器盖的振动噪声有着很大的影响。为有效的对塑料机油冷却器盖的振动噪声进行仿真研究及优化,将流体冲击压力作为预应力的同时,结合塑料机油冷却器盖与内腔流体的流固耦合模型,采用流固耦合的方法对塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行了预测评估;根据预测结果,识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;以降低塑料机油冷却器盖整体噪声为总目标,并提高各贡献度较大的耦合模态频率为子目标,利用加权指数法建立了多目标优化函数,并对塑料机油冷却器盖结构进行了多目标拓扑优化。结果表明,优化结构设计后降噪效果明显,总声功率级降低了1.79 d B。

催化裂化再生催化剂取热技术研究进展

作为催化裂化过程热量平衡的有效调节手段,再生催化剂取热技术已广泛应用于工业过程中。在总结国内外已有研究的基础上,概述了再生催化剂取热技术的发展历程,分别介绍了外取热技术的分类及工作原理、再生催化剂调温技术和传热强化技术及其研究进展。通过分析发现,取热器的控制性热阻为换热管外部流化区域。因此,根据取热负荷公式,分别从传热温差、传热面积和传热系数3个方面介绍了传热强化技术的进展。重点阐述了环流床传热强化技术,该技术通过借鉴气-固环流思想,能够有效增大颗粒团在换热表面的分率和减小颗粒团的平均停留时间,从而提高传热系数,强化传热过程。

410t/h CFB锅炉风水联合冷渣器的改进

排渣系统运行故障是目前影响循环流化床锅炉运行可靠性的主要因素之一,特别是风水联合冷渣器的事故常导致机组降负荷运行甚至停运,给电厂造成很大的经济损失。结合永济发电厂的实际情况,针对运行中存在的问题,提出了防止冷渣器结焦堵塞的措施,以及堵塞后清理疏通方法。通过设备改进和燃烧调整等工作,经过一年多的运行考验,效果非常明显,冷渣器运行的可靠性大大提高。

飞灰分布对烟冷器的磨损研究及工程实践

针对目前燃煤锅炉空气预热器出口烟道烟冷器换热管束的磨损问题,利用计算流体力学(CFD)软件进行气固两相流场模拟和磨损预测,研究分析飞灰分布对烟冷器的磨损影响,提出针对性的解决方案,并以国内某燃煤机组为例进行了改造前、后的数值模拟研究。结果表明:改造前、后,飞灰质量浓度相对标准偏差左侧由77.29%下降至43.22%,右侧由69.45%下降至47.32%;首排管磨损速度最大值由1.51×10^(-6)kg/(m^(2)·s)下降至6.98×10^(-7)kg/(m^(2)·s);飞灰分布与烟冷器磨损有着较大的相关性。

塑料机油冷却器盖加强筋参数的多目标优化

在塑料机油冷却器加强筋参数优化设计中,为了有效地降低振动噪声及提高罩盖强度,结合流固耦合、响应曲面法(RSM)、带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对塑料机油冷却器盖加强筋参数进行多目标优化.采用流固耦合的方法对原塑料机油冷却器盖的振动噪声水平进行预测,根据预测结果识别出对噪声贡献度较大的耦合模态频率;计算流体压力作用下罩盖的应变能;在罩盖底面布置加强筋,基于最优拉丁超立方设计和响应曲面法(RSM)建立加强筋设计参数与识别出的耦合模态频率、应变能和加强筋体积之间的近似模型;以耦合模态频率、应变能及加强筋体积作为优化目标,应用NSGA-Ⅱ对加强筋设计参数进行优化.结果表明,相对于原塑料机油冷却器盖,总声功率级降低了1.6dB,应变能降低了1 561N·mm.

基于流固耦合的铅铋回路冷却器应力分析

基于流固耦合的方法对KYLIN-II液态铅铋回路中的冷却器进行了应力分析与强度评定。首先在ANSYS Fluent中进行计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)分析,获得了冷却器中准确的温度分布;然后将冷却器的温度以热载荷的形式导入ANSYS Mechanical软件中,并考虑流体的静压载荷,设计了两种不同工况,开展冷却器结构静力分析;最后基于JB 4732—95标准对计算结果进行应力分类和强度评定。结果表明,换热管与管壳连接处存在应力集中现象,但结构仍然满足强度要求,冷却器的结构设计方案合理、可行。

高功率二极管泵浦固体激光器研究的进展

对高功率二极管泵浦固体激光器若干新的进展。相关技术和潜在应用作了评述和分析。

复合式流化床冷渣器的试验研究及工业应用

提出一种新型流化床冷渣器,介绍了其主要技术特点,并对其气固流动特性进行冷态试验研究。试验结果表明,分选仓喷动床结构对锅炉底渣的粗细颗粒分选作用相当明显,灰渣颗粒整体呈"溢流–底流–溢流"方式有较好的流动特性。分选仓分选效果直接决定着该冷渣器的运行效果,可以通过调节运行参数和结构参数来控制。根据试验结果设计的复合式流化床冷渣器已成功应用于某300MW循环流化床机组冷渣器改造中。工业应用结果表明,该冷渣器具有较好的底渣冷却效果和粗细颗粒分选效果,底渣粒度适应性强,最大出力超过30t/h。复合式流化床冷渣器可作为未来大型循环流化床锅炉冷渣器的发展方向之一。

流变铸造半固态亚共晶高铬铸铁组织形成研究

研究了亚共晶高铬铸铁半固态球状晶的形成条件及规律。结果表明:通过控制合适的浇注温度,并对充型前的金属液进行激冷处理,同时对过冷的金属液配以适当的振动,可以获得球形或近球形的先共晶奥氏体非枝晶组织;在带有倾斜板冷却体的低温浇注情况下,金属液的冲刷、流动及振动使熔体获得了均匀的溶质场和温度场,抑制了发达的先共晶奥氏体枝晶的形成,为球状晶的获得提供了条件。

基于热流固耦合分析的EGR冷却器结构优化

针对某款废气再循环(EGR)冷却器在工程应用过程中出现的冷却强度不足与开裂等问题,基于有限元分析软件,运用热流固耦合的方法,对冷却器内部流场进行仿真分析,验证了EGR冷却器冷却强度不足和开裂问题是因内部流场扰流不足和局部热应力过高所致,通过在外壳增加凹凸槽和改进出口处法兰结构、增加折流板等措施对EGR冷却器进行结构优化,改进后仿真和试验结果表明,改进后的EGR冷却器冷却强度增强,不再出现开裂现象。

干式排气冷却器流固耦合分析及结构优化

干式排气冷却器的流动传热特性,直接影响防爆柴油机的高效、安全运行。首先建立了干式排气冷却器的数值模型,采用FLUENT软件进行了流固耦合仿真分析,获得了烟气侧温度场及速度场分布规律,发现进出口存在对流换热且翅片管下游存在回流死区,据此提出了干式排气冷却器的结构优化方法,结果表明:优化后进气口与出气口烟气间的对流换热强度显著降低,翅片管下游回流死区得到抑制,排气温度降低16℃。

柴油机机油散热模块参数优化与试验研究

为了研究重型柴油机机油散热模块在不同工况下的传热性能,借助CFD软件对流固耦合传热模型进行了稳态数值模拟;将翅片区域简化为多孔介质,得到了不同条件下散热器的换热性能。研究结果表明:当冷却液流量越大、温度越低时,散热功率越高;当机油温度越高时,散热功率越大,温度每升高5℃,功率增加约10%;机油的流量在70L/min时散热器的综合性能最好。对比试验结果和仿真结果,误差在允许的范围内,表明了此研究方法的可行性。模拟结果对散热系统的优化设计提供了有价值的参考。

无水冷LD侧面泵浦Nd∶YAG固体激光放大器

通过对行波放大器储能及小信号增益进行理论计算,模拟出输出激光特性,即随着放大器泵浦电流的增加,放大器增益介质内储存能量和小信号增益系数快速增长,提取效率达到76%以上.输出能量随放大器泵浦电流的增加,呈线性增长趋势,在泵浦电流为80A时,输出光能量逐渐饱和,最大输出能量为798mJ.实验中,放大器入射光源采用脉冲能量为350mJ、重复频率为10Hz、脉宽为10ns的脉冲激光,放大器中的Nd∶YAG晶体棒尺寸为Φ7.5mm×134mm,Nd^(3+)的掺杂浓度为1.1%,泵浦功率最大24kW,使用三个最大功率为66 W的半导体制冷器进行半导体热电制冷,在重复频率为10Hz,泵浦电流为80A,泵浦脉冲宽度为200μs时,获得了最大脉冲能量为700mJ、脉冲宽度为10ns的激光输出,通过光束质量诊断仪M-200S测得输出光束在水平和垂直两个方向的光束质量分别是7.9和12.4.

滚筒冷渣器内颗粒床运动状态的离散单元法模拟

研究通过离散单元法(DEM)模拟直观获得滚筒中的颗粒运动情况,分析滚筒中处于滚落状态下颗粒床的结构特点。结果表明:1)颗粒运动周期、主动层颗粒最大速率、主动层最大厚度、主动层最大厚度与料床最大深度之比的模拟值与理论模型的计算值相吻合;2)颗粒运动周期随转速的增加而减小,随填充率、滚筒直径的增加而增大;3)主动层颗粒最大速率随转速、填充率、滚筒直径的增加而增大;4)主动层最大厚度随转速、填充率、滚筒直径的增加而增大,δ/h随转速和滚筒直径的增加而减小,随填充率的增加而增大。

循环流化床锅炉风水联合冷渣器的数值模拟

数值模拟计算在很多行业为设备的设计、计算提供了可靠的数据。为了验证数值计算对风水联合冷渣器这类设备的预测能力及为以后的设计改型提供依据,本文采用FLUENT软件,在特定情况下对风水联合冷渣器内气固两相运动情况作了数值模拟。主要研究不同粒径固体颗粒在冷渣器完全流化的前提下的运动轨迹,并将典型的计算结果与实际进行比较。计算中选用欧拉拉格朗日模型,计算几何尺寸参照冷渣器的实际尺寸,网格为非结构化网格,进口边界条件按照实验测定值给定。结果表明:冷渣器采用不均等配风,出渣效率较高;流场湍能变化明显,总体流场比较均匀,出口处速度最大;隔墙附近有涡流存在有利于颗粒翻越隔墙,同时隔墙还起到对渣的粒径进行分选的作用;灰渣颗粒进入冷渣器的速度不能太大,否则冷渣器不能起到冷却作用。

主动引射高模试车台水喷雾冷却器等效热力系统模型的研究

水喷雾冷却器在主动引射高空模拟试车台中具有重要作用,其出口处温度的有效控制是保障试车正常运行的关键。针对某型号火箭发动机常压试验的喷雾冷却器,建立了等效热力系统模型,并在Simulink平台上建立了相应的动态仿真模型,计算结果与试车测试结果对比证明所建等效热力系统模型正确,从而为实现其出口处温度的有效控制提供依据。