风光储多能互补能源系统容量配置优化 被引量：10

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作者 智筠贻 凌浩恕 +4 位作者 吴昊 朱轶林 沈昊天 徐玉杰 陈海生 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3874-3888,共15页

风光储多能互补能源系统可充分利用可再生能源提高供能的经济性和环保性。本文提出了一种风光储多能互补能源系统,建立了系统的能量模型;综合考虑系统运行的经济性和环保性,提出了系统综合成本和碳排放量最低的目标;开发了改进型非支配... 风光储多能互补能源系统可充分利用可再生能源提高供能的经济性和环保性。本文提出了一种风光储多能互补能源系统,建立了系统的能量模型;综合考虑系统运行的经济性和环保性,提出了系统综合成本和碳排放量最低的目标;开发了改进型非支配遗传算法求解仿真模型,得到了多目标问题的帕累托最优解集,并通过逼近理想解排序法获得了系统的最优容量配置运行方案;利用线性规划软件CPLEX求解器开展了系统的运行调度优化,验证了该系统框架和优化调度模型的有效性和正确性。研究结果表明,本文所提出的风光储多能互补能源系统容量配置优化方法有效提高了可再生能源利用率,实现了经济成本和碳排放量最低,提高了系统的经济性和环保性。本文为可再生能源系统实现持续稳定可靠的供能和园区的低碳化转型提供了参考。 展开更多

关键词 多能互补 风光储 容量配置 调度策略 多目标优化

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微型压缩空气储能热电联供系统变负荷运行特性

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作者 郑彦霖 郭欢 +3 位作者 尹钊 徐玉杰 张华良 陈海生 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第9期3488-3499,共12页

基于微型压缩空气储能(Micro CAES)的热电联供系统具有结构简单的优势,由于小规模电、热用户不断变化的能量需求,这类系统常运行于连续变化的负荷下,以往的研究对连续变负荷下该类系统的动态特性研究不足。通过建立了Micro CAES热电联... 基于微型压缩空气储能(Micro CAES)的热电联供系统具有结构简单的优势,由于小规模电、热用户不断变化的能量需求,这类系统常运行于连续变化的负荷下,以往的研究对连续变负荷下该类系统的动态特性研究不足。通过建立了Micro CAES热电联供系统完备的动态和控制模型,该模型考虑了系统的变工况特性和容积惯性,基于该模型,研究了储、释能过程的连续变负荷调节特性以及不同负荷率下的系统充放电循环性能。结果表明,连续变负荷下,压缩机组的实际功率跟随设定功率良好,功率最大超、欠调量均在9%以下。储能过程中,蓄热与换热器对系统[火用]效率的提升随负荷率的降低而增大。释能过程运行时,负荷率越低,各级等熵效率越低,同时调节阀的节流效应对释能过程[火用]效率的负面影响也越大。该系统最大能够产生0.61的往返效率,0.82的能量效率。负荷率越低,充放电循环的往返效率和能量效率均降低,但供能的热电比更高。该研究为Micro CAES系统应用于分布式能源系统提供理论参考。 展开更多

关键词 压缩空气储能 连续变负荷 控制 [火用]效率 动态特性

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带径向进气腔室的轴流透平导叶周向非均匀分布研究

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作者 许彬 朱阳历 +4 位作者 王星 熊军 潘现超 徐玉杰 陈海生 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期203-218,共16页

压缩空气储能系统透平径向进气腔室结构的存在会造成透平入口进气周向不均匀,导致透平性能下降。因此对压缩空气储能系统耦合径向进气腔室的单级轴流透平进行数值模拟,探究了导叶周向非均匀分布对透平等熵效率及其内部流场的影响机理。... 压缩空气储能系统透平径向进气腔室结构的存在会造成透平入口进气周向不均匀,导致透平性能下降。因此对压缩空气储能系统耦合径向进气腔室的单级轴流透平进行数值模拟,探究了导叶周向非均匀分布对透平等熵效率及其内部流场的影响机理。以拉丁超立方采样方法获得大量样本方案,通过参数化处理及软件交互实现三维模型、网格的动态更新及模拟,实现采用正弦调制函数周向布置的非均匀导叶全过程自动化模拟。结果表明,导叶周向非均匀度小于10%时,透平等熵效率、膨胀比及质量流量等总体性能参数与初始均匀分布方案相比变化小于0.1%;导叶周向非均匀度超过15%时,会对透平内部流场产生明显的负面影响,造成导叶段压损增大,透平总体膨胀比下降,质量流量增大,等熵效率呈下降趋势,最高下降约1%。 展开更多

关键词 压缩空气储能 轴流透平 径向进气腔室 非均匀导叶 自动化模拟

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旋转诱导下向心涡轮盘腔封严特性实验研究

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作者 吴磊 尹钊 +4 位作者 张华良 程坤 李英南 徐玉杰 陈海生 《推进技术》 北大核心 2025年第2期79-88,共10页

本文以向心涡轮盘腔作为研究对象,基于向心涡轮旋转盘腔实验台,对旋转诱导下向心涡轮盘腔封严特性进行实验研究,获得了不同封严流量及旋转雷诺数下盘腔内部的静压以及封严效率的分布,并开展非定常仿真数值验证。实验结果表明:向心涡轮... 本文以向心涡轮盘腔作为研究对象,基于向心涡轮旋转盘腔实验台,对旋转诱导下向心涡轮盘腔封严特性进行实验研究,获得了不同封严流量及旋转雷诺数下盘腔内部的静压以及封严效率的分布,并开展非定常仿真数值验证。实验结果表明:向心涡轮盘腔低半径处静压对于封严流量变化相对于高半径处更为敏感,同时高低半径处静压随着旋转雷诺数的变化产生相反的变化趋势;封严效率随封严流量增加而提高,同时随着旋转雷诺数增加而降低,孔板模型(Orifice Model)适用于向心涡轮盘腔,封严预测最大误差为2.1%。非定常仿真获得的封严效率与实验结果吻合良好,盘腔轮缘处同一位置不同时刻均存在主流入侵以及封严流出流交替现象,对盘腔内封严效率的径向以及周向分布均造成周期性脉动。 展开更多

关键词 向心涡轮 盘腔 旋转诱导 封严特性 孔板模型

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发电用透平控制系统研究进展 被引量：2

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作者 陈辉 盛勇 +2 位作者 李文 陈海生 朱阳历 《汽轮机技术》 北大核心 2022年第3期161-166,232,共7页

透平控制系统作为发电用透平机组重要组成部分,极大程度决定了透平发电机组工作性能,影响了发电系统安全性、稳定性及经济性。研究透平控制系统能够提高电网运行质量,具有较大研究价值。主要分析了蒸汽透平(汽轮机)、燃气透平(燃气轮机... 透平控制系统作为发电用透平机组重要组成部分,极大程度决定了透平发电机组工作性能,影响了发电系统安全性、稳定性及经济性。研究透平控制系统能够提高电网运行质量,具有较大研究价值。主要分析了蒸汽透平(汽轮机)、燃气透平(燃气轮机)及空气透平(透平膨胀机)的控制系统原理、发展历程及研究现状,总结了目前智能控制在透平控制系统中的应用并分析各方法的优缺点。未来透平控制系统将向网络化、综合控制、主动控制、容错控制和智能控制方向迈进。 展开更多

关键词 透平控制系统 汽轮机 燃气轮机 透平膨胀机 智能控制

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压缩空气储能系统膨胀机末级叶片特殊边界处理与失效分析 被引量：1

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作者 刘畅 朱阳历 +4 位作者 张华良 陶海亮 李俊 左志涛 陈海生 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期355-360,共6页

以压缩空气储能(CAES)系统中膨胀机末级叶片为研究对象,针对末级叶片的离心力工况,提出了一种高效的等效叶冠约束模型,并对比了循环对称约束模型和多叶片模型的仿真结果。同时,还开发了一种能够模拟弹塑性和失效行为的本构程序。结果表... 以压缩空气储能(CAES)系统中膨胀机末级叶片为研究对象,针对末级叶片的离心力工况,提出了一种高效的等效叶冠约束模型,并对比了循环对称约束模型和多叶片模型的仿真结果。同时,还开发了一种能够模拟弹塑性和失效行为的本构程序。结果表明:与其他模型相比,等效叶冠约束模型的仿真结果与全尺寸模型结果最接近,兼具精度和效率优势;所编写的本构子程序可有效模拟17-4ph钢的应力-应变响应曲线;针对所研究的叶片构型,当失效发生在叶片径向约1/4位置处时,失效区域快速扩大。 展开更多

关键词 末级叶片 离心力工况 失效行为

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人工智能在飞轮储能中的应用 被引量：1

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作者 魏路 冷至益 +2 位作者 叶佳 徐玉杰 陈海生 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第8期3019-3027,共9页

飞轮储能系统(FESS)凭借高功率密度、长寿命、快速响应和环境友好等特性,在电网调频、惯量支撑、高频调峰等领域具有突出优势。飞轮储能系统面临着低成本高可靠设计、高速永磁电机和磁悬浮控制稳定性、在线故障预测以及多机并联阵列控... 飞轮储能系统(FESS)凭借高功率密度、长寿命、快速响应和环境友好等特性,在电网调频、惯量支撑、高频调峰等领域具有突出优势。飞轮储能系统面临着低成本高可靠设计、高速永磁电机和磁悬浮控制稳定性、在线故障预测以及多机并联阵列控制等问题。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了人工智能技术在飞轮储能系统设计优化、电机控制、磁悬浮控制、并网控制及故障诊断等环节的应用,着重介绍了神经网络等算法在复合材料转子建模分析、永磁同步电机多参数协同优化设计、永磁同步电机多工况效率优化与转速观测、电磁轴承控制器算法、并网鲁棒性与分布式协同控制、调频控制策略、轴承故障诊断与预警等技术方向中的应用,并讨论大模型结合、多技术协同优化等未来发展方向,期望为飞轮储能系统的智能化研究和发展提供参考。 展开更多

关键词 飞轮储能 人工智能 调频 故障诊断

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全劈缝冷气对涡轮叶片尾缘激波的干涉特性

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作者 杨建琦 高阿飞 +3 位作者 张华良 尹钊 徐玉杰 陈海生 《推进技术》 北大核心 2025年第9期80-91,共12页

为获得跨声速涡轮全劈缝冷气对叶片尾缘激波的干涉特性,本文采用试验和数值方法研究尾缘波系结构在不同冷气量下的变化规律,并基于分区计算损失的方法,对激波损失、尾迹损失和边界层损失进行量化分析。结果表明,随冷气量增加,主流与冷... 为获得跨声速涡轮全劈缝冷气对叶片尾缘激波的干涉特性,本文采用试验和数值方法研究尾缘波系结构在不同冷气量下的变化规律,并基于分区计算损失的方法,对激波损失、尾迹损失和边界层损失进行量化分析。结果表明,随冷气量增加,主流与冷气掺混过程发生变化,激波位置随之变化。在全劈缝冷气的作用下,压力侧尾缘膨胀波减弱,内尾波分解为两道弱激波,其中在70%冷气设计流量工况下,内尾波分解为强度相近的两道弱激波,激波损失最小;吸力侧尾缘膨胀波和分离激波消失,外尾波分解为一道弱激波和一系列压缩波。劈缝冷气可以降低叶栅通道总压损失,在130%冷气设计流量工况下叶栅总损失降低达32.95%。 展开更多

关键词 涡轮叶栅 全劈缝冷气 激波 尾迹 气动损失

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基于峰谷分时电价的压缩空气储能系统热经济性分析 被引量：11

9

作者 胡珊 刘畅 +2 位作者 徐玉杰 陈海生 郭欢 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1607-1613,共7页

压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,本文采用㶲与经济学分析相结合的方法,建立了压缩空气储能系统热经济性分析模型。针对先进蓄热式压缩空气储能系统服务于执行峰谷分时电价的电力系统运行情景,开展了热经... 压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,本文采用㶲与经济学分析相结合的方法,建立了压缩空气储能系统热经济性分析模型。针对先进蓄热式压缩空气储能系统服务于执行峰谷分时电价的电力系统运行情景,开展了热经济分析。结果表明,该系统热经济性是可行的;能量成本在总成本中占绝大多数,非能量成本中,储气子系统占比最大,其次为压缩子系统,最后为膨胀子系统,其中压缩子系统㶲损率最高;压缩子系统优化带来的系统输出㶲单价降低最为明显,其次为储气和膨胀子系统,故系统从热经济学角度进行优化,应首先集中在对压缩机的优化上。本文的研究将为压缩空气储能系统的研究和工程应用提供技术经济决策的参考和依据。 展开更多

关键词 压缩空气储能 热经济学模型 㶲分析

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超临界CO_(2)非对称翼型通道流动换热特性

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作者 刘奕宁 张凯 +3 位作者 陈俊霖 成克用 乔加飞 淮秀兰 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5141-5150,I0017,共11页

印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)具有高效紧凑的特点,可用于超临界二氧化碳(CO_(2))布雷顿循环发电系统。以超临界CO_(2)为工质,使用流固耦合数值模拟方法研究了对称翼型以及不同倾角的非对称翼型翅片结构对P... 印刷电路板式换热器(printed circuit heat exchanger,PCHE)具有高效紧凑的特点,可用于超临界二氧化碳(CO_(2))布雷顿循环发电系统。以超临界CO_(2)为工质,使用流固耦合数值模拟方法研究了对称翼型以及不同倾角的非对称翼型翅片结构对PCHE通道的流动与换热特性的影响。运用场协同原理分析不同翼型翅片强化换热机理,并使用综合评价标准和火积耗散数对不同翼型通道的流动传热性能进行综合评价分析。根据数值计算结果,拟合出雷诺数在4000~20500的努塞尔数和摩擦因数的经验关系式。研究结果表明,在计算工况内非对称翼型通道j因子及f因子均大于对称翼型,非对称翼型翅片倾角的增加使通道内j因子及f因子均增大,f因子对倾角的敏感性大于j因子。非对称翼型倾角的增加改善了通道内速度场与温度梯度场的协同性,降低了冷热通道传热过程中的热损失。倾角为0°~20°的非对称翼型翅片换热通道综合性能的最优。 展开更多

关键词 超临界CO_(2) 非对称翼型 场协同 火积耗散 数值模拟

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双悬臂轴系结构通过临界转速时振动实验研究 被引量：2

11

作者 胡东旭 王欣然 +5 位作者 李文 戴兴建 王星 侯虎灿 陈海生 左志涛 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1536-1543,共8页

膨胀机和压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的关键部件。为满足其变工况、低功耗等要求,中小型机组多采用双悬臂轴系结构,但双悬臂结构振动情况复杂,振动问题直接影响其运行稳定和运行安全,而当前对其研究还不够充分,基于此开展了针对双... 膨胀机和压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的关键部件。为满足其变工况、低功耗等要求,中小型机组多采用双悬臂轴系结构,但双悬臂结构振动情况复杂,振动问题直接影响其运行稳定和运行安全,而当前对其研究还不够充分,基于此开展了针对双悬臂轴系结构振动特性的实验研究。重点分析了双悬臂轴系中高速轴的振动幅值曲线、振动频谱、伯德图和振动能量分布频谱图等,确定了该转子的临界转速,并探究了通过临界转速时升速连续性、升速时间等对其振幅的影响。结果表明,本研究双悬臂实验件高速轴临界转速约为14200 r/min,临界转速前共振区域约为临界转速(14200 r/min)的15%,临界转速后共振区域约为临界转速9%。接近临界转速时其他倍频增长幅度均在2μm以下,不及一倍频增长幅度的5%。升速过程连续性对通过临界转速时的振幅有一定影响:尽管“阶梯型”升速方案通过临界转速时的升速率更快,但是由于其在临界转速附近有停留,造成了振动能量累计,因此使振动峰值增加。通过临界转速时,振动峰值会随着提速时间的延长而近似线性增加,当提速时间从20 s延长到60 s时,振幅提升了约20%。 展开更多

关键词 双悬臂 临界转速 振动 实验

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复合材料帽形长桁加筋壁板固化变形数值模拟及其受结构、铺层参数的影响

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作者 庞健康 刘畅 +3 位作者 孙成 邵纯 彭文凯 钱征华 《材料科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期558-566,共9页

针对复合材料帽形长桁加筋壁板固化变形特性进行研究,本实验构建了热-化学和应力-变形的耦合分析模型,模拟温度、固化度、应力、应变之间的相互作用。采用ABAQUS软件及其子程序对帽形长桁加筋壁板模型进行仿真,考察了长桁分布密度、铺... 针对复合材料帽形长桁加筋壁板固化变形特性进行研究,本实验构建了热-化学和应力-变形的耦合分析模型,模拟温度、固化度、应力、应变之间的相互作用。采用ABAQUS软件及其子程序对帽形长桁加筋壁板模型进行仿真,考察了长桁分布密度、铺层顺序及0°铺层比例等因素对固化变形的影响。研究结果表明,长桁分布密度对固化变形有显著影响;在铺层角度组合确定的情况下,铺层顺序的改变对固化变形影响较小;长桁0°铺层比例对固化变形的影响显著,约50%的0°铺层比例可能为优选设置。本研究为复合材料帽形长桁加筋壁板的结构设计提供了固化变形控制的理论依据。 展开更多

关键词 帽形长桁 加筋壁板 固化变形 仿真 铺层

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压缩空气储能系统动态运行特性 被引量：17

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作者 孙晓霞 桂中华 +9 位作者 高梓玉 周冰倩 刘夏 张新敬 郭欢 李文 盛勇 朱阳历 周健 徐玉杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1840-1853,共14页

发展基于可再生能源为主体的新型电力系统,支撑“碳达峰、碳中和”战略目标的实现,由于风、光等可再生能源的间歇性、波动性、周期性等特点,需要集成大规模长时储能系统,提升风光等可再生能源发电的品质与可控性,压缩空气储能具有效率... 发展基于可再生能源为主体的新型电力系统,支撑“碳达峰、碳中和”战略目标的实现,由于风、光等可再生能源的间歇性、波动性、周期性等特点,需要集成大规模长时储能系统,提升风光等可再生能源发电的品质与可控性,压缩空气储能具有效率高、成本低、环境友好等优点,被认为是最具发展潜力的大规模长时储能技术。压缩空气储能系统通常为定容储气,因此其储能(储气)过程与释能(释气)过程处于动态,本工作围绕储/释能过程的压力变化,开展了压缩空气储能系统不同运行模式特性研究,建立了部件的动态模型,通过仿真获得了系统主要部件的工作特性,以及系统的总体性能。研究结果表明,在释能过程采取定压和滑压结合模式和扩大储气室压力变化范围可以提高TS-CAES系统效率和能量密度。释能时间为6 h,系统效率和能量密度分别为73.98%、26.49MJ/m^(3)。 展开更多

关键词 压缩空气储能系统 动态特性 定压运行 滑压运行 系统性能

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旋转诱导下向心涡轮盘腔流动和封严特性研究 被引量：2

14

作者 郑派 尹钊 +2 位作者 张华良 许波峰 陈海生 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期121-130,共10页

针对向心涡轮盘腔旋转诱导入侵机制尚不明晰,以及轴流涡轮封严模型适用性有待考量的问题,采用数值模拟方法开展旋转诱导下向心涡轮盘腔流动和封严特性研究。分析了盘腔轴向间隙、径向间隙以及封严流量等参数对盘腔内部流动结构及转子轴... 针对向心涡轮盘腔旋转诱导入侵机制尚不明晰,以及轴流涡轮封严模型适用性有待考量的问题,采用数值模拟方法开展旋转诱导下向心涡轮盘腔流动和封严特性研究。分析了盘腔轴向间隙、径向间隙以及封严流量等参数对盘腔内部流动结构及转子轴向推力的影响规律,研究封严效率变化趋势并进行最小封严流量模型推导。研究表明:随着径向间隙减小以及封严流量增大,盘腔出口处的涡系外移且尺度减小;在减小轴向间隙或增大封严流量时,盘腔内流动结构从Batchelor流型向Stewartson流型演变;转子轴向推力合力主要受盘腔轴向间隙和封严流量影响;旋转诱导下的Orifice Model具有很好的适用性;本文推导出的最小封严流量模型表明其最小封严流量显著小于轴流涡轮。 展开更多

关键词 向心涡轮 涡轮盘腔 封严效率 最小封严流量 轴向推力

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高压储氢容器研究进展 被引量：49

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作者 李建 张立新 +2 位作者 李瑞懿 杨啸 张挺 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1835-1844,共10页

介绍了几种高压气态储氢容器,包括高压储氢气瓶、高压复合储氢罐和玻璃储氢容器。高压储氢气瓶包括全金属气瓶和纤维复合材料缠绕气瓶,其具有充放氢简单、氢气浓度高等优点,是目前唯一商业使用的高压储氢容器。高压复合储氢罐是通过储... 介绍了几种高压气态储氢容器,包括高压储氢气瓶、高压复合储氢罐和玻璃储氢容器。高压储氢气瓶包括全金属气瓶和纤维复合材料缠绕气瓶,其具有充放氢简单、氢气浓度高等优点,是目前唯一商业使用的高压储氢容器。高压复合储氢罐是通过储氢材料存储氢气实现固态储氢,并在粉体材料之间的空隙也参与储氢,实现气-固混合储氢,具有体积储氢密度大、充氢速度快、低温下工作性能好等优点。玻璃储氢容器包括空心玻璃微球和玻璃毛细管阵列,是一种新型的高压储氢容器,其具有质量体积密度高、安全性好、成本低、无氢脆现象等优点,有望与燃料电池组合应用于各种移动电子设备。目前相关理论研究已证明了其有作为储氢容器的潜力,但由于其相关配套等器件还不完善,离商业化应用还有一段距离。本文比较了几种商用的高压储氢气瓶性能,重点介绍了玻璃储氢容器的储氢机理、技术现状及相关研究,并对几种储氢容器未来的技术研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 高压气态储氢 高压气瓶 空心玻璃微球 玻璃毛细管阵列

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基于分离涡模拟的平板气膜涡系结构与流动损失数值研究 被引量：1

16

作者 吴琼 尹钊 +2 位作者 张华良 徐玉杰 陈海生 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期86-96,共11页

气膜冷却在保护高温部件的同时,主流与冷气干涉会形成复杂的涡系结构并造成掺混损失,研究二者之间的作用机理对指导气冷涡轮优化设计具有重要意义。本文采用DES(Detached-Eddy Simulation)方法对平板圆柱气膜孔的流场进行非定常数值模拟... 气膜冷却在保护高温部件的同时,主流与冷气干涉会形成复杂的涡系结构并造成掺混损失,研究二者之间的作用机理对指导气冷涡轮优化设计具有重要意义。本文采用DES(Detached-Eddy Simulation)方法对平板圆柱气膜孔的流场进行非定常数值模拟,分析了涡系演变规律以及掺混损失。结果表明:随着吹风比的提高,冷气射流与主流的流动掺混过程表现为两种不同的模式,低吹风比时下游冷气主要受顺时针方向的迎风涡控制,高吹风比时逆时针方向的迎风涡和顺时针方向的背风涡同时控制下游冷气运动;频谱分析显示,流场扰动存在着明显的倍频关系,基频信号由脱落涡产生,频率大小与吹风比呈线性关系;损失分析表明,流场损失主要由冷气与主流的温差换热导致,占总熵损失的90%以上。 展开更多

关键词 燃气轮机 气膜冷却 冷气掺混 迎风涡 气动损失 雷诺应力 分离涡模拟

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完全氧化DZ125的双向反射特性实验研究

17

作者 叶志鹏 赵树男 +1 位作者 李勋锋 淮秀兰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期230-238,共9页

作为燃气轮机的核心部件,涡轮叶片长期在上千度的高温下工作,为了保证叶片安全可靠地运行,需要对其温度进行实时的监测。辐射测温是目前涡轮叶片非接触式测温的主流方法,其测温精度与叶片材料反射特性关系密切,如何预测不同方向反射能... 作为燃气轮机的核心部件,涡轮叶片长期在上千度的高温下工作,为了保证叶片安全可靠地运行,需要对其温度进行实时的监测。辐射测温是目前涡轮叶片非接触式测温的主流方法,其测温精度与叶片材料反射特性关系密切,如何预测不同方向反射能量的大小,减小反射辐射对测温结果的影响是目前研究的难点。为了预测叶片反射能量大小,提高辐射测温的准确性,对涡轮叶片常见材料——完全氧化DZ125的双向反射分布函数(BRDF)进行研究。采用对比法作为实验测量的方法,先分析了BRDF对比法测量原理及数据处理方法,之后自主搭建了试验台,在温度分别为25,900和1100℃,波长分别为1060,1550和1908 nm的条件下,控制入射天顶角及反射天顶角在0°~60°范围变化,方位角在0°~180°范围变化,测量计算出了多组BRDF值,分析了各种因素对完全氧化DZ125的BRDF的影响。最后采用Modified Phong模型对BRDF测量值进行了拟合,并与实验测量结果进行了对比,得到了较好的结果。研究结果表明,温度、波长对完全氧化DZ125的BRDF影响较小,在涡轮叶片工作的温度范围变化不大,辐射波长变化不大时,可忽略二者对BRDF的影响。而入射天顶角、反射天顶角与方位角对BRDF的影响很大,入射天顶角与反射天顶角大小越相近,方位角越接近180°,测量探头所处位置与镜面反射方向就越接近,试样的镜面反射特性就越显著,BRDF就越大;反之,当探头远离镜面反射方向,漫反射占据主导,BRDF将呈现快速的衰减。实验结果显示完全氧化DZ125具有很强的镜面反射特性。Modified Phong模型拟合得到的结果,能够较好地反映出完全氧化DZ125的双向反射特性。这一模型简单可靠,适用于后期采用蒙特卡罗方法进行数值模拟研究,以预测完全氧化DZ125材料的反射能量分布,为后续开展涡轮叶片辐射测温的研究提供理论基础。 展开更多

关键词 完全氧化DZ125 对比法 双向反射分布函数 Modified Phong模型

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基于柔性热管的笔记本电脑散热过程数值模拟研究

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作者 沈迪 李勋锋 +2 位作者 周敬之 淮秀兰 马强 《农业装备与车辆工程》 2023年第12期55-59,共5页

可折叠笔记本电脑,采用柔性热管将CPU热量传导至显示屏背板,通过自然对流将热量带走,实现笔记本电脑CPU的温度控制。针对这一结构,采用Fluent软件建立笔记本电脑热管散热结构对应的物理模型,在自然对流条件下,改变柔性热管的弯折角度,... 可折叠笔记本电脑,采用柔性热管将CPU热量传导至显示屏背板,通过自然对流将热量带走,实现笔记本电脑CPU的温度控制。针对这一结构,采用Fluent软件建立笔记本电脑热管散热结构对应的物理模型,在自然对流条件下,改变柔性热管的弯折角度,研究不同弯折角度对散热性能的影响,分析不同条件下的温度变化曲线。设计显示屏背板作为模型主要散热结构。结果表明,在柔性热管恒定导热系数和随角度变化导热系数条件下,模型散热能力均随热管弯折角度减小而增大,同时,考虑了增加辐射后对模型散热能力的影响大小,考虑辐射后,总体散热趋势无较大变化。 展开更多

关键词 柔性热管 笔记本电脑散热 自然对流 数值模拟

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超薄空间复杂边界条件下气体流动压降实验

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作者 董可豪 周敬之 +3 位作者 周峰 陈海家 淮秀兰 李栋 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期2505-2521,共17页

随着超薄热管等元件进一步超薄化,蒸汽腔厚度减小导致蒸汽流动压降急剧增大,传热热阻增加,传输极限降低。搭建了超薄受限空间气体流动压降实验装置,开展空气流动实验,获得了不同通道高度(0.1~0.5 mm)、不同表面丝网孔径(0.036~0.104 mm... 随着超薄热管等元件进一步超薄化,蒸汽腔厚度减小导致蒸汽流动压降急剧增大,传热热阻增加,传输极限降低。搭建了超薄受限空间气体流动压降实验装置,开展空气流动实验,获得了不同通道高度(0.1~0.5 mm)、不同表面丝网孔径(0.036~0.104 mm)和不同流速(1~10 m/s)下的压降变化。结果表明:通道高度和流速对压降产生显著影响,而表面丝网孔径并不会;3个影响因素按显著程度依次为通道高度、流速、表面丝网孔径;随表面丝网孔径的减小,压降逐渐增大;随通道高度的减小,压降先缓慢增大,在减至0.3 mm后压降开始剧烈上升;随流速的增加,压降增大且近似呈正比例变化关系。最后基于实验数据修正了微通道层流情况下沿程阻力系数相关性预测关联式,以便更准确地预测气体压降。 展开更多

关键词 微通道 流动 摩擦因子 微尺度 压降 超薄均热板 超薄环路热管

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激波发生器几何结构对激波-气膜干涉影响的数值仿真

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作者 夏万里 张华良 +3 位作者 高阿飞 尹钊 徐玉杰 陈海生 《航空发动机》 北大核心 2024年第5期81-88,共8页

为探究激波-气膜干涉流动机理,采用带激波发生器的平板模拟跨声速叶栅内的流场。以激波发生器模拟入射激波,采用数值计算的方法研究当来流马赫数为1.45、吹风比为0.25、0.50和0.75时,楔形激波发生器角度和长度对超声速下平板气膜冷却流... 为探究激波-气膜干涉流动机理,采用带激波发生器的平板模拟跨声速叶栅内的流场。以激波发生器模拟入射激波,采用数值计算的方法研究当来流马赫数为1.45、吹风比为0.25、0.50和0.75时,楔形激波发生器角度和长度对超声速下平板气膜冷却流场的影响规律。结果表明:激波发生器角度影响激波强度,激波-气膜干涉会引起附面层流动分离产生分离泡,且分离泡尺度随激波强度的增强而增大;由于分离泡形成的鼓包使气流转折角增大,在5°和7°激波发生器下会形成局部正激波;激波发生器长度影响入射激波和膨胀波系之间的距离,随着激波发生器长度的增加,入射激波受膨胀波系影响减小。通过对比发现,合适的激波发生器可有效减弱流场内干扰波系的影响,从而突出激波对气膜冷却的干涉作用。 展开更多

关键词 激波-气膜干涉 气膜冷却 超声速 平板 燃气轮机

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