燃气轮机燃烧场热声振荡的测试研究进展 被引量：2

1

作者 刘艳 杨小帆 +4 位作者 熊燕 郭沐林 成泽牧 邵卫卫 徐祥 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3008-3019,共12页

氢燃料燃气轮机是目前最具有前景的研究方向,氢燃料特别是绿氢能源能够减少温室气体排放、提高能源利用率,但由于氢能燃烧化学反应速率较快、燃烧速度高,容易引发热声振荡现象。热声振荡是声波与热释放在相位差小于90°时耦合作用... 氢燃料燃气轮机是目前最具有前景的研究方向,氢燃料特别是绿氢能源能够减少温室气体排放、提高能源利用率,但由于氢能燃烧化学反应速率较快、燃烧速度高,容易引发热声振荡现象。热声振荡是声波与热释放在相位差小于90°时耦合作用的结果,该现象会对燃气轮机造成疲劳损伤,甚至损坏部件,热声振荡的诱因包括火焰热释放波动、声压脉动、燃烧室内流场波动等,对这些参量的耦合研究可加深对热声振荡的认识,为预测热声振荡提供理论基础。热声振荡研究涉及到的测试参量包括动态压力、火焰热释放、温度、当量比、速度,对应的测试手段应具备高频测量的能力。动态压力的测试手段主要包括压力传感器和麦克风,由于压力的时域响应快,动态特征明显,是热声耦合作用的关键参量,研究最为广泛。火焰热释放主要使用OH*化学发光或者荧光信号来进行表征,测试手段包括图像增强型高速相机(ICCD)、光电倍增管(PMT)、平面激光诱导荧光(PLIF)等。温度测量除了常用的热电偶,光学诊断技术有可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)、PLIF、拉曼光谱(RS)等。当量比作为对燃烧有直接影响的参量,烟气分析仪等传统手段难以进行动态测量,早期使用当量比波动方程来进行评估,后来发展的TDLAS、PLIF、激光诱导击穿光谱(LIBS)等光学测试技术都具备获得当量比动态波动的能力。速度脉动是直接作用于热声振荡的参量,测试技术包括一维的双麦克风测速、热线风速仪、激光多普勒测速(LDV),以及多维的粒子图像测速(PIV)、纹影等。至今为止,关于热声振荡测量的大部分技术发展较为成熟,列举了这些燃烧诊断技术的原理以及在热声振荡或不稳定燃烧现象中的应用,并且总结了热声振荡测试的发展与展望。 展开更多

关键词 燃气轮机 热声振荡 吸收光谱 辐射光谱 散射光谱

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结合神经网络与模型预测控制的燃机运行扰动抑制研究

2

作者 张玉豪 王子楠 +1 位作者 曾博洋 田震 《推进技术》 北大核心 2025年第10期229-243,共15页

本文针对燃气轮机中氢燃料的扰动带来的控制问题,首先针对PI控制器利用改进的差分算法对控制器参数进行优化,以提高其动态性能及抗扰动效果。在此基础上,进一步选用智能控制方法进行研究,提出了一种结合门控循环单元与混沌神经网络的模... 本文针对燃气轮机中氢燃料的扰动带来的控制问题,首先针对PI控制器利用改进的差分算法对控制器参数进行优化,以提高其动态性能及抗扰动效果。在此基础上,进一步选用智能控制方法进行研究,提出了一种结合门控循环单元与混沌神经网络的模型预测控制器(GRU-CNN-MPC)。采用门控循环单元(GRU)构建非线性预测模型,并结合混沌神经网络(CNN)进行滚动优化以增强全局寻优能力。仿真结果表明,GRU-CNN-MPC控制方法相对于差分进化算法整定参数的PI控制器显著提升了系统的跟踪性能,在燃料短时阶跃和周期性供应不稳定的情况下,可大幅降低扰动幅值并缩短调节时间。其中,扰动幅度最大可降低75.00%,调节时间最多可缩短91.18%,展现出更优的扰动抑制效果。该方法为燃气轮机提供了更精准、快速的转速控制方案,满足了复杂工况下的控制需求。 展开更多

关键词 氢燃气轮机 燃料扰动 模型预测控制 门控循环单元 混沌神经网络

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粗糙度对压气机叶栅损失特性影响的实验研究 被引量：7

3

作者 高磊 王子楠 +2 位作者 耿少娟 张宏武 聂超群 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1263-1270,共8页

为了研究粗糙度对压气机叶栅损失特性的影响,采用实验方法研究了三种雷诺数条件下表面粗糙度量级和位置对压气机平面叶栅不同攻角下总压损失特性的影响。叶片表面粗糙度通过贴砂纸的方式改变。对每种雷诺数,定量考察了由叶片表面贴砂纸... 为了研究粗糙度对压气机叶栅损失特性的影响,采用实验方法研究了三种雷诺数条件下表面粗糙度量级和位置对压气机平面叶栅不同攻角下总压损失特性的影响。叶片表面粗糙度通过贴砂纸的方式改变。对每种雷诺数,定量考察了由叶片表面贴砂纸引起的叶片厚度变化对叶栅攻角-损失特性的影响;对整体粗糙叶片,分析了四种粗糙度量级的影响;讨论了叶片表面局部粗糙度位置的影响。研究表明,定量比较损失时需考虑贴砂纸引起的叶片厚度变化,以加厚光滑叶片作为比较基准。粗糙度量级和位置对叶栅损失特性的影响与雷诺数密切相关,其影响趋势和程度在不同攻角范围内表现出明显的差异。高Re数条件下,当无量纲粗糙度k^+≤14.6时,叶栅性能尚可接受,当k^+≥20.1时,可认为叶栅已基本失效。总体上,叶片前缘和吸力面粗糙度对损失变化的影响最大。Re=1.0×105,-0.6°攻角情况下整体和吸力面前部加粗糙度80μm时,总压损失值相比加厚光滑叶片分别降低了17.3%和23.1%。 展开更多

关键词 压气机叶栅 总压损失 粗糙度量级 粗糙度位置 雷诺数 攻角

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喷嘴射流速度对富氢燃料平行射流燃烧器燃烧特性影响的实验和数值研究 被引量：1

4

作者 刘志刚 熊燕 张哲巅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期120-129,共10页

针对燃气轮机燃烧,天然气掺氢是减少碳排放的可行策略。柔和燃烧(Moderate or Intense Low Oxygen Dilution)具备解决高绝热火焰温度下NOx排放过高的潜力。本文通过实验和数值模拟相结合的方式,研究了喷嘴射流速度对富氢燃料平行射流燃... 针对燃气轮机燃烧,天然气掺氢是减少碳排放的可行策略。柔和燃烧(Moderate or Intense Low Oxygen Dilution)具备解决高绝热火焰温度下NOx排放过高的潜力。本文通过实验和数值模拟相结合的方式,研究了喷嘴射流速度对富氢燃料平行射流燃烧器燃烧特性的影响。实验燃料由Vol.50%甲烷和Vol.50%氢气构成。喷嘴的射流速度为90~150m/s。基于实验工况,利用化学反应网络模型计算了富氢燃料在不同绝热火焰温度下实现柔和燃烧的临界回流比。当量比小于0.6时,临界回流比随着氢气含量的增加而降低。实验结果表明,喷嘴射流速度的增加,NOx排放略有下降,CO排放和反应区抬升高度增加。喷嘴喷射速度由90m/s增加到150m/s,数值模拟结果显示,平行喷射燃烧器内的烟气回流比例保持不变。Da数(Damkohler number)的分布可作为判定柔和燃烧的因素,其直观显示喷嘴射流速度对柔和燃烧的影响。喷嘴射流速度增加,流场内Da>1的区域呈现降低趋势,这意味着慢速反应区域增加。对于富氢燃料,提高喷嘴射流速度有利于建立柔和燃烧,达到低NOx排放。 展开更多

关键词 柔和燃烧 富氢燃料 NOX排放 抬升高度 Da数

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印刷电路板换热器结构及传热关联式研究进展 被引量：15

5

作者 杨光 邵卫卫 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期13-26,共14页

印刷电路板换热器的流道是由光化学反应在金属换热板上刻蚀形成,采用扩散连接的方式将冷热换热板叠加成换热芯体。与传统换热器相比,印刷电路板换热器具有效率高、结构紧凑、高耐温耐压性等诸多优势,目前在核电站、新型太阳能发电、制... 印刷电路板换热器的流道是由光化学反应在金属换热板上刻蚀形成,采用扩散连接的方式将冷热换热板叠加成换热芯体。与传统换热器相比,印刷电路板换热器具有效率高、结构紧凑、高耐温耐压性等诸多优势,目前在核电站、新型太阳能发电、制氢工业以及燃气轮机中均有广泛应用。为了进一步提高印刷电路板换热器的综合性能,使其得到更广泛的应用,本文对印刷电路板换热器的性能评价指标、结构优化研究现状以及相关的工业应用进行了全面的归纳和分析,同时通过回顾国内外相关研究,对印刷电路板换热器(PCHE)未来的发展方向和应用潜力进行了展望,为印刷电路板换热器的结构设计优化提供参考。 展开更多

关键词 印刷电路板换热器 结构优化 换热器评价指标 传热关联式

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轴向双级反旋预混喷嘴燃烧调整边界实验研究 被引量：1

6

作者 王彤 姜磊 +2 位作者 王博涵 姜向禹 胡宏斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期131-140,共10页

干式低污染燃烧室为保证安全、稳定、高效的运行状态,通常需要进行燃烧调整。本文针对一种干式低污染燃烧室用轴向双级反旋预混喷嘴,在常温常压条件下开展燃烧调整边界实验研究。测量并探究了影响燃烧调整边界的因素,如贫熄火边界、污... 干式低污染燃烧室为保证安全、稳定、高效的运行状态,通常需要进行燃烧调整。本文针对一种干式低污染燃烧室用轴向双级反旋预混喷嘴,在常温常压条件下开展燃烧调整边界实验研究。测量并探究了影响燃烧调整边界的因素,如贫熄火边界、污染物排放边界以及动态压力脉动边界,着重分析了喷嘴内的剪切层稳焰机理以及火焰根部跳动与壁面相干作用导致的热声振荡机理。研究结果表明,由NO_(x)、CO、火焰状态、动态压力脉动和熄火边界共同决定的稳定运行边界在低负荷条件下为当量比0.576~0.714,随着热负荷升高,运行边界有所收窄。对比分析了纯甲烷以及掺50%H2两种燃料的燃烧调整边界,燃料加氢后边界整体向低当量比移动,运行窗口宽度得到拓展。 展开更多

关键词 燃气轮机 干式低污染燃烧室 双级反向旋流器 调整边界 热声振荡

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圆块孔式再生器传热特性研究

7

作者 冯贺 路源 +2 位作者 赵丽凤 王波 郑昕 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期35-39,共5页

为设计适合开式系统的圆块孔式石墨降膜再生器,开展了该型再生器传热特性研究。以氯化钙溶液为再生对象,实验研究溶液质量分数和流量等参数对再生器液膜对流换热系数的影响。研究表明:低雷诺数时,液膜对流换热系数在200—1500 W/(m^(2)&... 为设计适合开式系统的圆块孔式石墨降膜再生器,开展了该型再生器传热特性研究。以氯化钙溶液为再生对象,实验研究溶液质量分数和流量等参数对再生器液膜对流换热系数的影响。研究表明:低雷诺数时,液膜对流换热系数在200—1500 W/(m^(2)·K)之间,对流换热系数随溶液流量提高逐渐降低,基于实验结果拟合液膜对流换热系数量纲一关联式,并建立再生器一维半经验模型,与实验结果比对,蒸发量偏差不超过±5%,再生器出口溶液质量分数偏差不超过±0.3%。 展开更多

关键词 再生器 换热系数 传热 热泵系统 开式系统

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进气温度和含湿量对湿空气透平循环燃烧室实现柔和燃烧的影响研究

8

作者 朱子儒 刘志刚 +1 位作者 熊燕 张哲巅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期131-146,共16页

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型,研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平(HAT)循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明:空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含... 本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型,研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平(HAT)循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明:空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含湿量对实现柔和燃烧的临界回流比的影响可以忽略,但空气含湿量的增加会引起点火延迟时间的延长,该影响持续至蒸汽含量达到其临界值,这有利于未燃反应物与烟气的充分掺混。当空气进口温度从381 K上升到881 K时,实现柔和燃烧的临界回流比下降了70%。空气加湿抑制NOx生成效果随着空气进口温度升高变得更加显著。随着空气进口温度的升高,由于热力型NO占主导地位,增加含湿量使得热力型NO迅速下降,而加湿引起快速型NO增加的效果不显著,从而使得整体NOx下降。针对模型柔和燃烧室的实验结果表明:绝热火焰温度在1 650~2 050 K内,热负荷36~59 k W条件下,不同含湿量(Ω=0~0.2 kg/kg)和不同空气进口温度(381,503,640 K)的NOx排放均低于1×10^(-5)@15%O2,而CO排放在含湿量0~0.1 kg/kg范围内同样能保持1×10^(-5)@15%O2以下。上述结果表明,该模型燃烧器能够在不同空气含湿量和空气进口温度下均保持较低的污染物排放。 展开更多

关键词 燃气轮机 燃烧室 柔和燃烧 湿空气透平 NOX排放 蒸汽稀释

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对旋式轴流风机变转速匹配性能研究 被引量：11

9

作者 刘红蕊 耿少娟 +1 位作者 方杭安 聂超群 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第3期116-118,共3页

采用全圆周数值模拟方法,研究了双级对旋式轴流风机的变转速匹配特性。在四种转速匹配方案下,对比分析了风机整机和各级转子的压升、效率和功率特性,进一步深入流场内部,揭示了不同转速匹配下的内部流动特征,并与单通道模拟结果做了对... 采用全圆周数值模拟方法,研究了双级对旋式轴流风机的变转速匹配特性。在四种转速匹配方案下,对比分析了风机整机和各级转子的压升、效率和功率特性,进一步深入流场内部,揭示了不同转速匹配下的内部流动特征,并与单通道模拟结果做了对比。对单级转子特性而言,单通道模型和全圆模型间最大的区别在第二级转子,就全压升和效率来说,单通道模拟结果高于全圆周模拟结果。不同转速匹配下的结果均显示,第二级转子性能改变对转速变化更为敏感。除各级转子的良好设计,进口集流器和出口扩散器对提高对旋风机性能也很重要。 展开更多

关键词 对旋式轴流风机 变转速匹配 特性曲线 流场分析

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水平管降膜吸收局部传热传质特性的数值模拟 被引量：3

10

作者 李美军 路源 +1 位作者 张士杰 肖云汉 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1364-1372,共9页

为分析滴状和柱状流型下纯水蒸气水平管外降膜吸收过程的局部传热传质特性,建立非稳态数值模型考虑吸收过程中降膜区和管间区内液相的实际流动特征及气液两相的传质,同时对多管排区域采用实际边界条件,且考虑气液两相的传热过程。溶液... 为分析滴状和柱状流型下纯水蒸气水平管外降膜吸收过程的局部传热传质特性,建立非稳态数值模型考虑吸收过程中降膜区和管间区内液相的实际流动特征及气液两相的传质,同时对多管排区域采用实际边界条件,且考虑气液两相的传热过程。溶液的液膜Reynolds数范围为11~38。结果表明,与文献实验对比,相同流量下溶液出口浓度和温度的平均相对误差在2%以内;滴状和柱状流型下,降膜区溶液的平均浓度和温度均迅速下降,管间区先上升后下降,降膜区溶液的局部吸收速率分别约为管间区的10倍和7倍;柱状流型下降膜区的吸收速率明显小于滴状流型,管间区相差很小;吸收达到稳定后,滴状流型下溶液的平均浓度和温度变化均大于柱状流型,四排管降膜区溶液的浓度变化量依次增大,温度变化量依次减小。 展开更多

关键词 两相流 降膜 传热传质 吸收 计算流体力学

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天然气贫预混燃烧室值班喷嘴排放特性模拟研究 被引量：3

11

作者 张亚肖 邵卫卫 +3 位作者 田勇 刘勋伟 张哲巅 肖云汉 《热力发电》 CAS 北大核心 2020年第12期51-58,共8页

以某天然气贫预混燃烧室为研究对象,采用FGM燃烧模型耦合详细化学反应机理,研究了不同值班负荷比例下的燃烧室内流场、组分场、温度场和出口污染物排放特性。模拟分析了蒸汽稀释值班燃料对燃烧室NOx排放的影响。针对纯值班喷嘴燃烧工况... 以某天然气贫预混燃烧室为研究对象,采用FGM燃烧模型耦合详细化学反应机理,研究了不同值班负荷比例下的燃烧室内流场、组分场、温度场和出口污染物排放特性。模拟分析了蒸汽稀释值班燃料对燃烧室NOx排放的影响。针对纯值班喷嘴燃烧工况,从温度场和OH基浓度场分布等角度分析蒸汽稀释值班燃料对CO、NOx生成的影响。采用FR-ED燃烧模型耦合简化化学反应机理研究了设计工况下蒸汽稀释值班燃料对燃烧室出口CO、NOx排放的影响。结果表明:随值班负荷比例增大,燃烧室出口NOx排放逐步增加;采用蒸汽稀释值班燃料,值班火焰峰值温度降低约10%,出口NOx降低达88.5%,而CO变化不大。本文研究可为后续实际机组应用提供基础数据支撑。 展开更多

关键词 天然气贫预混燃烧室 值班负荷比例 蒸汽稀释值班燃料 CO/NOx排放 数值模拟

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新型切向发散孔气膜冷却特性数值研究 被引量：2

12

作者 杨光 邵卫卫 张哲巅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期211-220,共10页

为了探究火焰筒不同孔结构下的冷却特性,针对一种切向进气的发散孔火焰筒进行了不同工况下的数值研究,并基于场协同理论与常规倾角发散孔的火焰筒进行比较分析。结果表明,相比常规倾角的发散冷却,切向发散冷却结构具有更高的冷却效率,... 为了探究火焰筒不同孔结构下的冷却特性,针对一种切向进气的发散孔火焰筒进行了不同工况下的数值研究,并基于场协同理论与常规倾角发散孔的火焰筒进行比较分析。结果表明,相比常规倾角的发散冷却,切向发散冷却结构具有更高的冷却效率,局部最高冷却效率在吹风比为10.4时可达0.98,火焰筒平均冷却效率高达0.93;同时,切向发散结构的气膜展向和流向均匀性也更好。随着吹风比的增大,切向发散冷却孔下游气膜的展向均匀性得到显著提高。常规倾角的发散结构在出流气膜附近的协同角较小,即主/次流掺混作用明显;切向结构在下游存在的较小协同角区域,但随着吹风比的增大而逐渐消失,主/次流之间掺混和换热作用的减弱是其极高冷却效率的关键。 展开更多

关键词 切向发散 气膜冷却 冷却效率 场协同 数值模拟

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两级对置式离心压气机湿压缩研究

13

作者 倪明 耿少娟 +1 位作者 张宏武 王永生 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1000-1014,共15页

本文以两级对置式离心压气机为对象,采用数值模拟方法研究了湿压缩对压气机特性和内部流场的影响。数值计算借助ANSYS CFX软件,采用欧拉-拉格朗日法耦合计算连续流场和离散粒子项,基于k-ε湍流模型、变比热拟合公式计算焓熵值,利用安托... 本文以两级对置式离心压气机为对象,采用数值模拟方法研究了湿压缩对压气机特性和内部流场的影响。数值计算借助ANSYS CFX软件,采用欧拉-拉格朗日法耦合计算连续流场和离散粒子项,基于k-ε湍流模型、变比热拟合公式计算焓熵值,利用安托万方程求解饱和蒸汽压力并加入液滴破碎CAB模型和撞壁模型。在压气机进口采用干空气和不同喷水量与粒径组合共计7个工况条件下,对比分析了压气机总体性能变化、部件性能变化及水滴的运动轨迹。结果表明,湿压缩使得整机压比和效率均有所提高,但效果越好裕度越小。低压级内湿压缩效果明显,水滴蒸发使得出口温度降低;高压级湿压缩降温增益不明显,但受上一级冷却效果影响,压比和温比都增加。水滴在叶轮中主要积聚在叶片压力面根部。扩压器和回流器中产生了较大的尾迹损失,扩压器前缘受水滴破碎和掺混作用,产生较大熵增。 展开更多

关键词 湿压缩 两级离心压气机 喷水量 水滴粒径 数值模拟

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等离子体旋流器调控燃烧的机理分析 被引量：7

14

作者 李钢 徐燕骥 +1 位作者 聂超群 朱俊强 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1479-1485,共7页

为增强燃烧的稳定性,提出了利用等离子体旋流器调控燃烧的新概念。等离子体旋流器由多对交错布置在燃烧器扩张段或喷嘴出口段上的电极组成,通过电离空气产生活性自由基,同时能够促进空气旋流,从而起到促进燃烧和增强燃烧稳定性作用。实... 为增强燃烧的稳定性,提出了利用等离子体旋流器调控燃烧的新概念。等离子体旋流器由多对交错布置在燃烧器扩张段或喷嘴出口段上的电极组成,通过电离空气产生活性自由基,同时能够促进空气旋流,从而起到促进燃烧和增强燃烧稳定性作用。实验中利用平面激光诱导荧光测试系统观测到随着等离子激励功率的增强,火焰反应区逐步变宽,燃烧反应更加完全、稳定,研究表明,等离子体旋流器设计思路可行。分析了等离子体旋流器的优点,通过数值模拟研究了等离子体旋流器作用下的流场特点,将等离子体旋流器的作用机理归纳为旋流效应、化学效应和热效应。 展开更多

关键词 介质阻挡放电 等离子体旋流器 燃烧调控 速度场 压力场 数值模拟

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辉光放电等离子体对气压变化的响应特性 被引量：7

15

作者 李帆 焦俊凯 +2 位作者 罗海云 王偲臣 林峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第24期54-61,共8页

当代气体动力学研究经常需要测量超高频流动现象，而目前使用的测量技术手段频响存在瓶颈。基于辉光放电等离子体原理测量气压的方法，频响由驱动电源载波频率决定，有望突破此瓶颈，进而捕捉更细致精确的非定常流动信息。在进行高频、... 当代气体动力学研究经常需要测量超高频流动现象，而目前使用的测量技术手段频响存在瓶颈。基于辉光放电等离子体原理测量气压的方法，频响由驱动电源载波频率决定，有望突破此瓶颈，进而捕捉更细致精确的非定常流动信息。在进行高频、超高频交流驱动实验之前，首先需要研究稳态气压对辉光放电等离子体的影响，即在直流驱动不同电极间隙条件下辉光放电具有的不同放电模式，以及该放电模式下辉光放电的维持电压对较宽范围不同稳态气压（0.5～1.0atm）的响应规律。实验结果表明：间隙50μm电流控制在3～4.5mA范围，探针工作在反常辉光放电模式，电压随着气压增大而单调变小；间隙250μm电流控制在2～3.5mA范围，探针工作在亚正常辉光放电模式，电压随着气压增大而单调增大；间隙190μm时探针电压几乎不随气压变化。 展开更多

关键词 辉光放电 等离子体 稳态气压 放电模式 响应规律

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两级双转子对置式离心压气机气动设计和强度校核 被引量：3

16

作者 耿少娟 倪明 +2 位作者 丁林超 王文涛 张小玉 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期111-119,共9页

[目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Nu.meca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校... [目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Nu.meca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校核离心叶轮强度和振动特性。[结果]气动设计结果表明,在设计流量点,两级离心压气机总压比为7.97,绝热效率为80.39%,稳定裕度为17.2%。强度和振动分析结果表明,叶轮静强度满足材料强度要求;根据“三重点”共振理论,两级离心叶轮均无共振危险。[结论]得到了同时满足气动、强度和振动要求的高压比、高效率和宽稳定裕度两级离心压气机设计方案,可为小型燃气轮机设计和技术集成、试验测试等提供基础支撑。 展开更多

关键词 两级离心压气机 气动设计 强度校核 数值模拟

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天然气燃料分级燃烧中NO_x排放特性分析 被引量：16

17

作者 周昊航 张哲巅 +1 位作者 邵卫卫 肖云汉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1024-1032,共9页

为了获得燃料分级比例与烟气排放之间的变化规律,基于燃料分级概念,结合数值模拟和实验研究的手段对以CH_4为燃料的轴向燃料分级燃烧中NO_x排放特性进行了研究。建立燃料分级化学反应器网络模型,研究了停留时间和燃料分级比例对NO_x排... 为了获得燃料分级比例与烟气排放之间的变化规律,基于燃料分级概念,结合数值模拟和实验研究的手段对以CH_4为燃料的轴向燃料分级燃烧中NO_x排放特性进行了研究。建立燃料分级化学反应器网络模型,研究了停留时间和燃料分级比例对NO_x排放的影响,对燃料分级燃烧中的NO_x反应途径进行了分析,并通过调节参与再燃的烟气比例分析了二级燃料与烟气的掺混性能对NO_x排放的影响。针对燃料分级模型燃烧器,实验测量了不同燃料分级比例和不同二级燃料流量下的NO_x排放。结果表明,燃料分级缩短了烟气在高温区的停留时间,抑制了热力型NO的生成;在再燃区燃烧反应初始阶段二级燃料与高温烟气形成还原性气氛,通过NO再燃还原了主燃烟气中的NO;在一定的总当量比工况下,燃料分级比例的增加降低了出口的NO_x排放,提高了NO_x排放中NO_2的比例。与二级燃料进行掺混反应的烟气量过少会形成再燃区的局部高温,导致NO_x排放增加。 展开更多

关键词 轴向燃料分级 氮氧化物 反应途径 燃料分级比例

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不同充气条件下密相输运床返料系统气固流动数值模拟 被引量：3

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作者 马乔 雷福林 +3 位作者 张亚文 阳绍军 徐祥 肖云汉 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4959-4968,共10页

采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固... 采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固体循环流率随充气条件的变化规律,并分析了立管内压力梯度分布、气体流动方向、颗粒浓度分布等。结果表明立管充气口处压力梯度绝对值为局部最大值;当立管充气口气量为零时,会使充气口上方一段距离的压力梯度绝对值较小;充气量增大到一定值时会在充气口附近形成明显的气泡。当缺少立管高位充气时,会导致立管下部区域形成大的压力梯度,增加颗粒下落阻力。充气松动颗粒的作用仅对充气口附近区域有一定影响,更大的作用是在立管内形成均匀的压力梯度分布,使立管内气固流动状态保持上下一致。在制定充气方案时,应根据固体循环流率确定立管压降,补充合适气体量以维持气体下行速度均衡,使得各段的平均压力梯度相同。 展开更多

关键词 返料系统 移动床 数值模拟 气固两相流

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一种基于神经网络的航改燃气轮机转速控制器 被引量：6

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作者 郭森闯 何皑 +2 位作者 肖波 刘培军 王子楠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期205-217,共13页

为了提升某型航改燃气轮机的转速控制性能,提出一种双输入反正切神经网络控制器,然后基于该航改燃气轮机的PI控制器以及该反正切神经网络控制器,提出一种新型的集成控制器。采用仿真计算的方法,通过跟踪测试、抗干扰测试和鲁棒性测试,... 为了提升某型航改燃气轮机的转速控制性能,提出一种双输入反正切神经网络控制器,然后基于该航改燃气轮机的PI控制器以及该反正切神经网络控制器,提出一种新型的集成控制器。采用仿真计算的方法,通过跟踪测试、抗干扰测试和鲁棒性测试,对比此三种控制器以及四种常规控制器的性能差异。结果表明,在三次跟踪测试中,集成控制器具有最优的综合跟踪性能;给燃料量加入5%的干扰后,集成控制器的抗干扰能力等于反正切神经网络控制器,但高于另外五种控制器;当工作环境温度增加以及压气机性能退化引起不确定性时,七种控制器均能正常实施控制,且仍以集成控制器的效果最优,其鲁棒性最强。新型集成控制器具有最佳的综合转速控制性能,能够保证该型航改燃气轮机安全和高效的运行。 展开更多

关键词 航改燃气轮机 转速控制 PI控制器 反正切神经网络 集成控制 仿真测试

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孔布局对切向发散结构综合冷却效率的影响 被引量：1

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作者 杨光 邵卫卫 张哲巅 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期166-175,共10页

为了进一步提高燃气轮机燃烧室冷却效率,采用热流固耦合方法以及Realizable k-ε模型,在两种吹风比下,对4种不同布局的切向发散冷却结构的流动和传热特性进行了对比分析。研究结果表明,在吹风比2.2时,冷却射流之间相互独立,孔布局对切... 为了进一步提高燃气轮机燃烧室冷却效率,采用热流固耦合方法以及Realizable k-ε模型,在两种吹风比下,对4种不同布局的切向发散冷却结构的流动和传热特性进行了对比分析。研究结果表明,在吹风比2.2时,冷却射流之间相互独立,孔布局对切向发散冷却结构的影响较小。在吹风比10.4时,正对排列结构的冷却射流交叉互补,更易形成全覆盖冷却气膜;而采用交叉排列结构由于各排冷却射流互相叠加,抬升涡增强使得冷却射流脱离壁面,导致展向均匀性变差且综合冷却效率降低。沿轴向等间距比“前密后疏”排列的综合冷却效率峰值更高。正对且等间距排列结构具有最佳的冷却效果,随着吹风比的增大,综合冷却效率提升幅度最大为17.6%,比交叉排列的两种结构综合冷却效率高出约46%。基于模拟结果拟合了正对且等间距孔布局的首排孔冷却效率关联式,试验值与模拟结果的误差在±2%以内。 展开更多

关键词 燃气轮机 孔布局 切向发散 综合冷却效率 热流固耦合

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