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热能动力工程 2024年第5期39卷 86-92页

作者：成简陶乐仁李猛金程上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

本文采用流体体积法(Volume of Fluid, VOF)多相流模型和Lee相变模型对制冷剂在水平光管和强化管管外的冷凝换热进行了数值模拟。分析了水平光管和强化管外液膜的瞬时液膜流动特性,计算了不同工况下光管和强化管的冷凝液膜厚度,及其与... 详细信息

本文采用流体体积法(Volume of Fluid, VOF)多相流模型和Lee相变模型对制冷剂在水平光管和强化管管外的冷凝换热进行了数值模拟。分析了水平光管和强化管外液膜的瞬时液膜流动特性,计算了不同工况下光管和强化管的冷凝液膜厚度,及其与局部冷凝传热系数及管外冷凝传热系数的关系,并对不同制冷剂在相同工况下进行了比较。结果表明:模拟结果与实验数据和Nusselt解析解具有良好一致性,误差均在10%以内;局部传热系数大小对液膜厚度的分布非常敏感,且强化管管外冷凝传热系数约是光管的6倍;结合冷凝液膜的分布和制冷剂物性参数可得R410A的管外冷凝系数最高,而R1234yf则最低。

关键词：冷凝换热 CFD VOF 双侧强化管冷凝液膜

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基于吹吸结合射流的风力机翼型气动性能数值研究

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中国电机工程学报 2022年第15期42卷 5607-5615页

作者：罗帅缪维跑刘青松李春上海理工大学能源与动力工程学院上海市杨浦区200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海市杨浦区200093

为提升风力机翼型气动性能,提出无需外界气源的吹吸结合射流(blow-suction combined jet,BSCJ)流动控制方法。以NACA0021为基础翼型,利用正交设计对吸气缝距前缘距离、吹气缝距尾缘间距及射流动量系数等几何与流动参数进行优化设计,研究... 详细信息

为提升风力机翼型气动性能,提出无需外界气源的吹吸结合射流(blow-suction combined jet,BSCJ)流动控制方法。以NACA0021为基础翼型,利用正交设计对吸气缝距前缘距离、吹气缝距尾缘间距及射流动量系数等几何与流动参数进行优化设计,研究了BSCJ对翼型不同攻角下升阻力系数、流场结构、压力系数及边界层速度的影响,以分析其控制机理和影响规律。结果表明:BSCJ主要通过移除翼型吸力面低动量流体和改变尾缘库塔条件以延后翼面分离点,从而显著增加翼面两侧压差,最终提升翼型气动性能。此外,射流动量系数是影响翼型气动性能的主导因素,且当吸气缝距前缘0.2c、吹气缝距尾缘0c及射流动量系数为0.01时为最优,该组合在0~24°攻角升阻比增益较大,具有良好的经济性。

关键词：翼型流动分离流动控制计算流体力学正交试验

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质量交换网络的个体重构优化方法

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计算物理 2024年第2期41卷 245-257页

作者：金广林崔国民肖媛刘洪彬付寅瑞张志坤上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海金山环境再生能源有限公司上海201512

针对质量交换网络优化过程中出现结构变异能力减弱和种群多样性丢失,导致优化易陷入局部最优解的问题,提出一种带有个体重构策略的强制进化随机游走算法。在接受差解的过程中,对个体进行实时监测,采用不同重构方式激励落后个体网络结构... 详细信息

针对质量交换网络优化过程中出现结构变异能力减弱和种群多样性丢失,导致优化易陷入局部最优解的问题,提出一种带有个体重构策略的强制进化随机游走算法。在接受差解的过程中,对个体进行实时监测,采用不同重构方式激励落后个体网络结构更新变异,从而提升算法的结构变异能力和种群多样性。同时根据有分流节点非结构模型的特点,对交叉重构后的新个体网络结构进行节点修复处理。最后通过R2S2和R4S2算例验证该策略的有效性,优化结果均低于当前文献结果,证明该策略能有效增强算法的结构变异能力和全局寻优能力。

关键词：质量交换网络优化局部最优解强制进化随机游走算法重构

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基于正交试验微圆柱垂直轴风力机气动性能研究

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热能动力工程 2024年第12期39卷 159-167页

作者：吴洪叶舟余豪上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为提高垂直轴风力机运行效率,在翼型附近布置随相位角变化而主动运动的微圆柱。以NACA 0021为基础翼型,采用正交试验方法对微圆柱的直径、移动距离及微圆柱中心距弦长距离3种参数进行优化组合。通过CFD数值模拟分析主动式微圆柱对垂直... 详细信息

为提高垂直轴风力机运行效率,在翼型附近布置随相位角变化而主动运动的微圆柱。以NACA 0021为基础翼型,采用正交试验方法对微圆柱的直径、移动距离及微圆柱中心距弦长距离3种参数进行优化组合。通过CFD数值模拟分析主动式微圆柱对垂直轴风力机的流动控制机理。结果表明:微圆柱移动距离是影响垂直轴风力机气动性能的主要因素,弦长c为基准,当微圆柱直径为0.03c、移动距离为0.2c及微圆柱中心距弦长为0.2c时效果最佳;主动微圆柱在中低尖速比下作用效果更明显,能显著抑制流动分离现象,同时升高叶片转矩,进而提高垂直轴风力机气动性能。

关键词：垂直轴风力机微圆柱流动控制气动性能

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窄通道内流动沸腾强化换热研究进展

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热能动力工程 2024年第4期39卷 1-11页

作者：顾晟杰陶乐仁金程上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面... 详细信息

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面的扰动,换热性能较常规通道有很大区别。本文综述了窄通道内的主要流型及转变准则;介绍了几何与工况参数变化对窄通道内换热效果影响的传热实验研究;分析了窄通道中传热机理以及两相摩擦压降机理,并对关联式进行了总结与评述;对窄通道内强化换热的机理与进一步强化换热的方法进行归纳总结;结合目前实验与理论研究总结了现存问题,为窄通道内流动沸腾强化换热的进一步研究提供了参考。

关键词：窄通道流动沸腾两相流传热

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热风再循环机炉耦合高效发电系统变负荷性能仿真及优化

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化工进展 2022年第5期41卷 2340-2347页

作者：马有福王梓文吕俊复上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

基于热风再循环回收烟气余热的机炉耦合发电(HAR)系统具有高效节能、受热面投资少、运行安全性高等优点。为解决其在全负荷范围安全又高效运行的问题,本文以某600MW烟煤机组为例,利用Ebsilon软件对HAR系统进行变负荷仿真研究。结果表明... 详细信息

基于热风再循环回收烟气余热的机炉耦合发电(HAR)系统具有高效节能、受热面投资少、运行安全性高等优点。为解决其在全负荷范围安全又高效运行的问题,本文以某600MW烟煤机组为例,利用Ebsilon软件对HAR系统进行变负荷仿真研究。结果表明:烟气余热回收系统的排烟温度随负荷减小而降低,使锅炉空气预热器在低负荷下面临严重低温腐蚀风险;在低负荷下,现有的HAR系统难以通过调节高压、低压省煤器吸热量控制空气预热器冷端金属温度从而控制低温腐蚀;为在全负荷范围保证HAR系统内受热面安全可靠运行,提出了在余热回收系统中增设热量旁通管的HAR优化系统;在50%~100%热耗率验收工况(THA)负荷范围,应用该系统可使实例机组的标煤煤耗降低1.94~3.32g/(kW·h),在全负荷范围保持显著节能效益。为进一步推进该技术付诸应用,文章提出了HAR优化系统的运行控制方法。

关键词：火力发电厂节能余热回收热经济性热风再循环

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基于蓝光阴影图像法的固体推进剂药条燃速测量方法

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固体火箭技术 2023年第4期46卷 644-652页

作者：胡海航樊荣杨杨万代红时志权邓栩昌杨斌上海理工大学能源与动力工程学院/上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海航天动力技术研究所上海201109

针对图像法固体推进剂药条燃速测量方法受火焰辐射影响问题,提出蓝光阴影图像法固体推进剂药条实时燃速测量方法,搭建相应的实验测量系统并进行燃速测试。在常压下利用该方法对药条A进行了5次重复性实验,开展了6种不同配方推进剂药条燃... 详细信息

针对图像法固体推进剂药条燃速测量方法受火焰辐射影响问题,提出蓝光阴影图像法固体推进剂药条实时燃速测量方法,搭建相应的实验测量系统并进行燃速测试。在常压下利用该方法对药条A进行了5次重复性实验,开展了6种不同配方推进剂药条燃速测试,将蓝光阴影图像法得到的拟合燃速与靶线法测试结果进行对比,并对6种药条的实时燃速进行分析。结果表明,与直接成像法比较,蓝光阴影图像法可有效消除燃面处火焰自发辐射影响,提高燃面识别精度;对药条A进行的重复性实验中,平均值为2.534 mm/s,标准差为0.034 mm/s,扩展不确定度为0.069 mm/s,表明方法具有较高的稳定性;6种药条的拟合燃速与靶线法燃速结果对比,最大相对偏差为3.7%,说明该方法具有较高的测量精度。分析6种药条实时燃速的波动性发现,燃速高的药条往往其波动性较大,燃速接近时药条的波动性主要受药条配方的影响。

关键词：固体推进剂燃速测试实时测量蓝光阴影图像法燃面识别

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界面结霜机理及抑霜技术研究进展

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制冷学报 2024年第5期45卷 31-46页

作者：蔡灏亭张瑞敏赵玉刚上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流与传热重点实验室上海200093 中国空气动力研究与发展中心结冰与防除冰重点实验室绵阳621000

界面结霜现象在日常生活和许多工业应用中普遍存在。由于霜层主要由小枝晶和离散的气穴组成,霜层表现为有厚度的多孔介质,从而严重影响暖通空调和制冷系统的传热效率。几个世纪以来,界面结霜一直作为热门研究课题之一,但直至最近才取得... 详细信息

界面结霜现象在日常生活和许多工业应用中普遍存在。由于霜层主要由小枝晶和离散的气穴组成,霜层表现为有厚度的多孔介质,从而严重影响暖通空调和制冷系统的传热效率。几个世纪以来,界面结霜一直作为热门研究课题之一,但直至最近才取得一些新的进展,例如揭示了霜在形成初期阶段的新特征,这些特征过去因为过快或过小而无法捕捉,还基于其原理开发了新的除霜、抑霜技术。文章对结霜现象进行了全面综述,尤其最近十年的全新进展。按时间顺序介绍了以冷凝结霜为主的基本原理,包括冷凝成核、冷凝液滴的生长和聚结、结冰成核、冻结环的形成、冻结传播,以及霜层的生长和密集化。总结了近期抑制结霜负面影响的工程措施,即除霜、抑霜两种技术。这些研究成果可以启发人们对冷凝结霜的理解,同时也有助于开发针对在多种应用背景下新的除霜、抑霜方法。

关键词：冷凝结霜界面效应结霜特性抑霜技术

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分形结构橡胶、泡沫铝海上风力机防护装置性能研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 320-327页

作者：岳新智韩志伟缪维跑李春赵鑫磊岳敏楠上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海电气风电集团股份有限公司上海200233 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为避免船舶-风力机碰撞造成巨大损失,提升海上风力机防护装置抗撞性能,将笛卡尔分形结构应用于橡胶及泡沫铝材料设计防护装置,基于非线性动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶碰撞安装分形结构橡胶、泡沫铝防护装置4 MW单立柱三... 详细信息

为避免船舶-风力机碰撞造成巨大损失,提升海上风力机防护装置抗撞性能,将笛卡尔分形结构应用于橡胶及泡沫铝材料设计防护装置,基于非线性动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA模拟5000 t船舶碰撞安装分形结构橡胶、泡沫铝防护装置4 MW单立柱三桩海上风力机基础过程,对比分析研究不同材料防护装置采用分形结构后防护性能优劣。结果表明:较橡胶材料,泡沫铝防护装置吸能效果更好,显著提升防护装置能量耗散能力;分形结构作用于不同材料具有不同表现,应用于泡沫铝材料降低接触力效果更显著,而应用于橡胶在提升耗能、降低塔顶响应方面表现更佳。

关键词：海上风电风力机分形碰撞橡胶泡沫铝防护装置

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竖直振动激励下颗粒毛细上升行为研究

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物理学报 2022年第10期71卷 201-208页

作者：于天林凡凤仙上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

竖直振动激励下颗粒毛细上升现象为颗粒物料的提升、输运和采集提供了一种全新的技术路径.然而,已有颗粒毛细上升行为研究仍存在明显不足,特别是缺乏对重力加速度、水平振动分量、颗粒粒径分布影响的深入探究.针对这些问题,采用离散元方... 详细信息

竖直振动激励下颗粒毛细上升现象为颗粒物料的提升、输运和采集提供了一种全新的技术路径.然而,已有颗粒毛细上升行为研究仍存在明显不足,特别是缺乏对重力加速度、水平振动分量、颗粒粒径分布影响的深入探究.针对这些问题,采用离散元方法,对不同操作条件下颗粒毛细上升现象开展数值模拟研究,并对颗粒最终毛细上升高度和平均毛细上升速度进行计算分析.结果表明,在低重力条件下,颗粒毛细效应仍能发生,颗粒最终毛细上升高度和平均毛细上升速度随重力加速度均呈现先增加后减小的趋势;颗粒最终毛细上升高度对水平振动分量的变化不敏感,而平均毛细上升速度随水平振动分量的增大而增加;在平均粒径相等的情况下,粒径服从高斯分布的颗粒比单一粒径颗粒的最终毛细上升高度最大值对应的临界管径更大,并且同处于堵塞效应影响的管径区域时平均毛细上升速度也更快.

关键词：颗粒物质毛细效应竖直振动离散元方法

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