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基于实际运行工况的转子热力状态分析

热力透平 2022年第3期51卷 178-183页

作者：蔡振威洪辉王炜哲上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

火电厂实际运行工况的载荷类型与过程较为多样,导致汽轮机转子的实际热力状态较难评估。以实际退役汽轮机转子为研究对象,结合该转子近10年运行历史工况,对汽轮机高中压转子的热力行为进行了全历史的有限元仿真计算,并分析了启停及降出... 详细信息

火电厂实际运行工况的载荷类型与过程较为多样,导致汽轮机转子的实际热力状态较难评估。以实际退役汽轮机转子为研究对象,结合该转子近10年运行历史工况,对汽轮机高中压转子的热力行为进行了全历史的有限元仿真计算,并分析了启停及降出力工况下转子的温度分布及应力行为。结果展示了蒸汽入口位置以及高压级前凹槽内温度、应力在降出力工况中的变化范围,发现当功率下降量超过100 MW时,蒸汽入口位置的温度变化最大值为51℃,应力变化范围最大值为165 MPa,需要考虑对应产生的疲劳损伤。研究成果可为高中压汽轮机的转子结构设计及运行调控提供参考。

关键词：汽轮机转子运行历史工况热力状态有限元分析

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核电汽轮机转子结构应力腐蚀裂纹扩展研究

汽轮机技术 2013年第2期55卷 113-114,92页

作者：焦广臣王炜哲蒋浦宁刘应征上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海200240 上海汽轮机厂上海200240

建立二维轴对称转子模型,有限元计算转子结构的应力场和稳态温度场。以这些计算结果为基础,采用Clark裂纹扩展模型和Paris裂纹扩展模型分析在不同的裂纹尺寸下转子结构中某点的应力腐蚀裂纹扩展速率,比较两种模型在工程实际应用中的优劣。

关键词：应力腐蚀核电汽轮机转子应力强度因子有限元

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高校科技成果转化问题研究综述

中国经贸导刊(中) 2020年第1期 162-164页

作者：王炜哲刘昕瑞蒋仕昕武汉理工大学经济学院

科技投入的快速增长促使高校科技成果进一步涌现,但高校科技成果转化的成功率依然偏低,导致大量的科技成果无法充分的为市场所用,形成"知识悖论"现象。本文主要将近年来不同学者关于高校科研成果转化问题的研究进行整合评述,找出下一步... 详细信息

科技投入的快速增长促使高校科技成果进一步涌现,但高校科技成果转化的成功率依然偏低,导致大量的科技成果无法充分的为市场所用,形成"知识悖论"现象。本文主要将近年来不同学者关于高校科研成果转化问题的研究进行整合评述,找出下一步需重点研究的方向,为解决高校科技成果转化问题提供参考。

关键词：科技成果转化科研成果测度

番茄褪绿病毒在宁夏地区的鉴定和CP蛋白原核表达

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番茄褪绿病毒在宁夏地区的鉴定和CP蛋白原核表达

中国植物保护学会2019年学术年会

作者：邓杰王炜哲杨璐嘉马占鸿中国农业大学植物保护学院

引起番茄植株严重褪绿萎黄的番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)首先于1989年在美国的番茄上发现,它不可以由机械摩擦方式进行传播,而是通过烟粉虱(Bemisia tabaci)、温室白粉虱(Trialeurodes vaporariorum)和纹翅粉虱(Trialeur... 详细信息

引起番茄植株严重褪绿萎黄的番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)首先于1989年在美国的番茄上发现,它不可以由机械摩擦方式进行传播,而是通过烟粉虱(Bemisia tabaci)、温室白粉虱(Trialeurodes vaporariorum)和纹翅粉虱(Trialeurodes abutilonea)在自然界中以半持久方式传播。ToCV至少可感染30种植物,包括蔬菜、园艺作物和杂草,感染番茄的症状与植物营养不良的症状非常相似。本研究采用Dovas等报道的ToC V特异性引物(ToC-F:5’-GGTTTGGATTTTGGTACTACATTCAGT-3’;ToC-R:5-AAACTGCCTGCATGAAAAGTCT-3’),对采自宁夏主要设施番茄产区的疑似病毒症状的72个样品进行RT-PCR鉴定,扩增ToCV编码的HSP70h基因部分序列(450bp),并进行克隆和序列测定,电泳结果显示产生450bp大小的特异性条带,共检测到8份样品携带ToCV,PCR产物测序后进行Blast,与ToCV参考序列同源性高达98%,证实了鉴定的正确性,首次通过分子手段在宁夏地区鉴定出ToCV。由于ToCV是韧皮部病毒,难以直接从患病植株直接提取出足够的量和足够的纯度用于生产优质的多克隆抗血清。本研究将ToCV的CP蛋白克隆到pEASY-E1载体(全式金公司)中,构建了pEASY-E1oCVP质粒,并转化到大肠杆菌菌株BL21 (DE3)中进行表达,并使用Ni-NTA树脂(Qiagen)通过亲和层析进行蛋白质纯化,生产大量高品质抗原用于多克隆抗体的制备。结果表明pEASY-E1oCVP在32ku处有特异性蛋白表达,而且存在于上清液中,可溶性极好。优化了表达条件后发现使用0.1mmol/L的IPTG诱导、37℃培养12h可大量表达目蛋白,并摸索出最佳洗脱条件是用15倍柱体积的含有10mmol/L咪唑的洗涤缓冲液洗脱杂蛋白,再用含有50mmol/L咪唑的洗脱缓冲液洗脱可得到高纯度蛋白,结果经过Western Blot验证,可用于日后生产高纯度多克隆抗血清,开发ELISA试剂盒或者胶体金快速检测试纸条。

关键词：番茄褪绿病毒宁夏番茄原核表达 RT-PCR

现场服役机组蒸汽温度波动对汽轮机转子蠕变-疲劳损伤的影响

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现场服役机组蒸汽温度波动对汽轮机转子蠕变-疲劳损伤的影响

第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：赵乃龙王炜哲刘应征上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海交通大学燃气轮机研究院

现代超超临界汽轮机的主蒸汽压力和温度都远超过传统亚临界汽轮机组,这对材料的蠕变疲劳性能提出了更加严格的要求。转子是汽轮机组中最重要的部件之一,其高温蠕变疲劳损伤问题引起了学者的广泛关注。在以往的研究中,大多只考虑了转子在... 详细信息

现代超超临界汽轮机的主蒸汽压力和温度都远超过传统亚临界汽轮机组,这对材料的蠕变疲劳性能提出了更加严格的要求。转子是汽轮机组中最重要的部件之一,其高温蠕变疲劳损伤问题引起了学者的广泛关注。在以往的研究中,大多只考虑了转子在"稳态"运行过程中的蠕变损伤和启停过程引起的低周疲劳损伤以及二者相互耦合产生的损伤。然而,汽轮机实际运行并不是严格的稳态过程,其主蒸汽压力温度都处于动态变化之中,这必然会对转子的蠕变疲劳损伤产生一定影响。本文以某百万级超超临界汽轮机高压转子为研究对象,采用Abaqus有限元软件建立了高压转子的轴对称有限元模型,根据工程经验公式计算了转子表面与蒸汽的换热系数,并搜集了电厂实际运行的蒸汽温度压力数据作为边界条件加载。根据有限元计算结果,分析了蒸汽温度压力波动对转子关键位置应力状态的影响,并采用Lemaitre连续损伤模型分析了高压转子在实际"稳态"运行过程中的蠕变疲劳损伤,并与不考虑实际蒸汽温度压力波动的结果进行了对比,研究了该波动对转子蠕变疲劳损伤的影响。结果表明,相比于不考虑蒸汽温度压力波动的结果,该波动的确在一定程度上加剧了转子的蠕变疲劳损伤。在保守设计中,有必要考虑"稳态"运行过程中蒸汽温度压力波动的影响。

关键词：汽轮机温度压力波动高压转子蠕变——疲劳损伤

基于热力耦合降阶模型的涡轮叶片结构强度快速评估方法

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基于热力耦合降阶模型的涡轮叶片结构强度快速评估方法

中国力学大会-2021+1

作者：江耿辉蔡振威王炜哲刘应征上海交通大学

Introduction在能源动力与航空航天工程中,燃气轮机与发动机的涡轮叶片等旋转部件承受极端热力载荷,其强度评估离不开可靠的数值模拟分析,即依赖于偏微分方程的近似求解,而对于复杂结构而言,大规模网格以及强非线性使得数值模拟占用大...

Introduction在能源动力与航空航天工程中,燃气轮机与发动机的涡轮叶片等旋转部件承受极端热力载荷,其强度评估离不开可靠的数值模拟分析,即依赖于偏微分方程的近似求解,而对于复杂结构而言,大规模网格以及强非线性使得数值模拟占用大量的计算机资源。为了快速准确评估复杂热力耦合机理下结构强度,提出一种热力耦合物理降阶模型,旨在构建一个能够以非侵入方式减少大规模非线性热力耦合问题的框架,非侵入性体现在:充分考虑实际约束与加载条件等真实物理边界,而不是将模拟过程视为黑匣子,基于有限元离散格式、物理本构方程与边界加载条件等开展非线性热力耦合评估的降阶方法研究。

关键词：

优化启动温升率对汽轮机中压薄壁外缸疲劳行为的影响

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优化启动温升率对汽轮机中压薄壁外缸疲劳行为的影响

第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：蔡振威王炜哲胡怡丰刘应征上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂

在汽轮机机组运行的过程中,启动停机和变负荷温度的变化可能在部件内部产生较大交替的热应力,从而导致汽轮机部件疲劳断裂失效。中压薄壁外缸作为汽轮机的关键性部件,由于启动时蒸汽温度在短时间内以一定速率急剧升高,中压内缸内部的应... 详细信息

在汽轮机机组运行的过程中,启动停机和变负荷温度的变化可能在部件内部产生较大交替的热应力,从而导致汽轮机部件疲劳断裂失效。中压薄壁外缸作为汽轮机的关键性部件,由于启动时蒸汽温度在短时间内以一定速率急剧升高,中压内缸内部的应变会随着相应温度随之变化,局部位置也会产生较高的热应力,从而造成塑性变形的累积,在进行多次启停之后,这些位置可能会萌生疲劳裂纹,进而有失效的危险。所以,研究汽轮机在启动时蒸汽温度的升高率对中压薄壁外缸内部应力应变行为的影响,对于延长机组的疲劳寿命和设计优化,具有十分重要的意义。本文采用ABAQUS有限元软件,建立了某1000MW超超临界汽轮机组中压薄壁外缸的有限元模型,通过改变相应的边界条件,计算了不同启动蒸汽温升率下中压薄壁外缸的力学行为。通过分析不同温升率对下汽缸关键位置应力应变行为以及缸整体的膨胀变形的影响,从而确定较为合理的启动温度曲线,并根据计算结果对中压内缸的设计和优化提出建议以降低这些位置出现疲劳断裂的风险。有限元分析结果表明,在启动时,中压薄壁内缸在蒸汽进口处、外侧厚壁法兰处以及加强筋内壁处会产生较大的热应力,而且不同启动温升率下这些位置的应力以及应变范围大小有所不同,从而对疲劳的影响程度也有所不同。

关键词：超超临界温升率中压薄壁内缸应力应变疲劳行为

近壁方柱绕流壁面脉动压力场的实验测量:传声器线列技术

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近壁方柱绕流壁面脉动压力场的实验测量:传声器线列技术

第七届全国实验流体力学学术会议

作者：施鎏鎏刘应征万津津王炜哲上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室

本文采用了传声器线列技术同步测量了近壁方柱绕流的瞬态壁面脉动压力场信号。为对比分析,选取了四种不同高度G/D=1,0.5,0.25,0。通过对信号进行互相关、自功率谱等时/频域分析,研究了方柱绕流下游复杂旋涡结构的频谱特征和非定常运动... 详细信息

本文采用了传声器线列技术同步测量了近壁方柱绕流的瞬态壁面脉动压力场信号。为对比分析,选取了四种不同高度G/D=1,0.5,0.25,0。通过对信号进行互相关、自功率谱等时/频域分析,研究了方柱绕流下游复杂旋涡结构的频谱特征和非定常运动特性。实验结果表明瞬态壁面脉动压力场信息可以清晰地反映流场中旋涡结构的运动特征。研究发现:在G/D=1和0.5时存在St=0.13的卡门涡街,其输运速度为U=0.78U;G/D=0.25时卡门涡街被抑制,仅存在上壁面脱落旋涡结构,输运速度为U=0.55U。

关键词：传声器线列方柱卡门涡街壁面压力脉动

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基于微结构图像的热障涂层热力健康状态评估

基于微结构图像的热障涂层热力健康状态评估

中国力学大会-2021+1

作者：宁路源蔡振威王炜哲刘应征上海交通大学机械与动力工程学院

热障涂层(TBC)一般含有多变的孔隙结构,其高温服役过程中易被融化的钙镁铝硅酸盐(CMAS)渗透,导致涂层冷却过程中因局部应力集中引发开裂。提出一种基于微结构图像与条件生成对抗网络(CGAN)模型的,含钙镁铝硅酸盐的陶瓷层(TC-CMAS)随机... 详细信息

热障涂层(TBC)一般含有多变的孔隙结构,其高温服役过程中易被融化的钙镁铝硅酸盐(CMAS)渗透,导致涂层冷却过程中因局部应力集中引发开裂。提出一种基于微结构图像与条件生成对抗网络(CGAN)模型的,含钙镁铝硅酸盐的陶瓷层(TC-CMAS)随机微结构热力健康状态评估模型。建立TC-CMAS随机微结构样本,识别并提取微结构边界。基于微结构图像建立复原有限元模型,计算等温过程应力场。建立微结构-应力图片样本库,训练CGAN模型。采用训练的CGAN模型预测新的合成微结构应力场,与有限元应力场的最大误差约8%。基于TC-CMAS的SEM图片样本库训练的CGAN模型,预测真实结构应力场的误差约11%。与有限元方法相比,新的热力健康状态评估方法可大幅提升计算效率。

关键词：热障涂层 TC-CMAS 图像识别 CGAN 热应力评估