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作者：冉军辉中国农业科学院

学位级别：硕士

油菜是我国食用植物油主要来源。油菜植株较高,茎秆较粗,分支缠绕较严重;油菜籽颗粒微小,且成熟果荚易开裂,使得机械化收获存在损失率高、功耗大等问题。传统油菜收获机采用曲柄连杆式或摆环式单动刀切割器,割刀振动大、对油菜茎杆扰动... 详细信息

油菜是我国食用植物油主要来源。油菜植株较高,茎秆较粗,分支缠绕较严重;油菜籽颗粒微小,且成熟果荚易开裂,使得机械化收获存在损失率高、功耗大等问题。传统油菜收获机采用曲柄连杆式或摆环式单动刀切割器,割刀振动大、对油菜茎杆扰动大,使割台产生了较大的落粒损失。针对这一问题,本文开展了不同驱动机构动力学特性和不同切割方式切割特性的理论研究和台架实验,在此基础上设计了一种往复式双动刀切割器及行星齿轮驱动器,并通过样机割台的振动测试和田间性能试验,表明所设计的往复式双动刀切割器及行星齿轮驱动器具有运行平衡性好、振动小、对油菜茎杆扰动小、割台损失率低的显著特点。本文主要工作及结论如下:1、往复式切割器不同传动机构的工作性能、滑切理论及茎秆夹持条件的理论分析。分析表明传统曲柄连杆式及摆环式割刀驱动机构均存在传动效率低、对刀杆有侧向力、引起的振动大等问题;行星齿轮割刀传动机构具有工作可靠、振动小、刀杆不受侧向力等特点。研究了滑切方式省力机理,为选择低功耗切割方式提供了理论支持;分析了油菜茎秆物理机械性质及其对切割的影响,为选择合适的往复式切割器刀片类型提供了理论依据。2、曲柄连杆式单动刀切割机构、双动刀切割机构及不同刀片的油菜茎杆切割台架试验。理论分析结果表明双动刀切割机构较单动刀切割机构惯性力平衡能力强、功耗低、对油菜茎秆扰动小,有利于油菜高效、低损失联合收获作业。通过利用不同切割机构及刀片对油菜茎秆单因素台架切割试验表明,曲柄连杆式双动刀切割器较单动刀切割器降低约22%6%的功耗,齿刃刀片较光刃刀片对油菜茎秆切割能力强,长齿刃较短齿刃切割能力强且两者功耗差异较小。对长齿刃双动刀切割器采用Box-Benhnken中心组合试验方法进行了相关参数指标的试验研究。采用Design-Expert8.0.6软件对试验结果进行了分析,建立了响应面优化数学模型,优化结果表明当切割速度1.17m/s、茎秆输送速度0.98m/s、切割高度400mm时各指标最优,切割成功率99.99%、切割效率48.87根/s、单位割幅切割功率918.14W。3、行星轮驱动器及双动刀切割器的设计及相关性能分析。利用SolidWorks、AutoCADmechanical等计算机辅助设计软件设计了行星轮驱动式双动刀切割器,并对其进行了运动学、动力学等相关分析。采用MATLAB中的遗传算法对行星轮驱动机构中的锥齿轮及行星齿轮进行了基本参数的优化设计,使其在满足强度要求的前提下,结构更紧凑、重量更轻。对新设计的双动刀切割器进行了惯性力及切割阻力分析,结果表明该切割机构惯性力平衡性能好,有利于降低割台振动。绘制了新设计的切割器切割图,对切割图的分析结果表明该切割器切割连续性高、负荷均匀、对油菜茎秆扰动小,有利于减振及降低割台落粒损失率。4、样机试制与割台空载振动测试。试制所设计的行星轮驱动器及双动刀切割器,并将其配置在油菜联合收割机上,构建成试验样机。样机在室内空转状态下割台振动测试结果表明割刀对割台振动大小影响显著,且行星轮驱动式双动割刀较曲柄连杆式单动刀运行平稳、振动显著减小。安装有新设计的切割机构的割台在割刀往复运动方向上的振动加速度较安装有曲柄连杆式单动刀的原有割台振动加速度减小49.1%2%。5、田间作业状态下的割台振动测试及落粒损失试验。为测试行星轮驱动式双动刀切割器在田间实际工作状态下的相关性能指标,对设计的切割器及曲柄连杆驱动式切割器进行了田间对比试验。田间作业状态下割台振动测试结果表明,安装有行星轮驱动式双动割刀的割台振动测点处平均振动加速度较安装有曲柄连杆式单动刀的割台相同振动测点处的振动加速度减小48.1%,证明了行星轮驱动式双动割刀在实际油菜联合收获过程中在割刀往复运动方向上所引起的振动较普通往复式切割器明显减小。田间油菜联合收获割台落粒损失检测结果表明,新设计的行星轮驱动式双动刀切割器相比于曲柄连杆驱动式单动刀割台落粒损失率可得到明显降低。机器前进速度在0.6m/s.4m/s范围内,试验结果表明安装有新设计的双动刀切割器的割台较安装有曲柄连杆驱动式单动刀切割器的割台落粒损失平均降低了42.5%。本文通过在对已有切割机构研究的基础上,创造性地设计出了行星轮驱动式双动刀切割器,通过振动测试和田间性能试验证明其运动平稳、振动小,用于油菜联合收割机上减小割台落粒损失率效果显著。研究结果为改进油菜联合收割机切割器及其驱动器提供了成功实例,对谷物联合收割机提高效率、降低损失具有参考作用。

关键词：油菜联合收割机切割器割刀驱动器振动损失

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船用三轴燃气轮机过渡过程研究

船用三轴燃气轮机过渡过程研究

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作者：冉军辉哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,燃气轮机在航空、航海、发电等领域被广泛的应用。燃气轮机的运行涉及到加减速过程,燃气轮机的加减速过程是一个非常复杂的气动热力学过程,需要压气机、燃烧室和涡轮协同工作。利用现代仿真技术研究燃机加减速过程... 详细信息

随着科学技术的发展,燃气轮机在航空、航海、发电等领域被广泛的应用。燃气轮机的运行涉及到加减速过程,燃气轮机的加减速过程是一个非常复杂的气动热力学过程,需要压气机、燃烧室和涡轮协同工作。利用现代仿真技术研究燃机加减速过程可以为燃气轮机设计者与使用者提供许多有价值的信息。因此建立燃气轮机动态仿真模型对于提高燃气轮机的可靠性和良好的机动性,进行系统分析和现场调试,有着重要的意义。本文利用MATLAB/Simulink软件对船用三轴燃气轮机过渡过程的供油曲线进行仿真研究。在建模过程中,利用模块化建模的思想建立燃气轮机系统各主要部件的非线性模型,考虑了循环工质的变比热特性及部件的各种惯性,具有很好的通用性。在部件特性处理方面,利用神经网络拟合法来处理压气机和涡轮的部件特性曲线,具有较高的精度。主要计算内容及结论如下：1.定点计算。对原燃气轮机加减速过程的起点进行稳态计算,使各参数均稳定不变,减少在动态计算时的误差。2.动态计算。对原燃机加减速过程进行仿真计算,得出各个动态参数的变化规律。3.将原燃机加减速过程仿真结果与实验数据进行对比,验证仿真模型的准确性并分析产生误差的原因。4.优化原加减速过程的供油规律,分析总结出提高压气机在动态过程中最小喘振裕度的规律。并通过计算分析,确定加减速过程中能够使压气机最小喘振裕度最大的供油曲线。本文通过数值模拟计算,确定了燃机供油规律对压气机最小喘振裕度的影响,对优化供油规律,保证燃机稳定运行具有指导作用。

关键词：燃气轮机动态仿真供油规律喘振裕度

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谷物收获机切割机构研究现状与展望

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中国农机化学报 2019年第2期40卷 25-34页

作者：冉军辉吴崇友农业农村部南京农业机械化研究所南京市210014

我国油菜机械化收获割台切割振动大,引起作业效率低、质量差、落粒损失大等一系列问题。针对这些问题,为寻求稳定、高效的切割机构,对国内外可用于油菜收获的不同类型谷物收获切割机构的应用及研究现状总结分析。对在不同传动机构驱动... 详细信息

我国油菜机械化收获割台切割振动大,引起作业效率低、质量差、落粒损失大等一系列问题。针对这些问题,为寻求稳定、高效的切割机构,对国内外可用于油菜收获的不同类型谷物收获切割机构的应用及研究现状总结分析。对在不同传动机构驱动下的割刀各项性能指标进行详细对比,最后提出存在的问题及对今后油菜收割机切割机构的研究方向和建议。

关键词：油菜谷物收获机械切割器双动刀驱动机构

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天然气同轴分级低排放燃烧室点火特性研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1197-1204页

作者：丁文豪冉军辉刘世铮项鹏刘潇哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所哈尔滨150078

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近... 详细信息

针对某型同轴分级燃烧室点火工况下不同因素的点火特性问题,采用数值模拟的方法,研究点火工况下不同的点火位置、热射流速度、热射流持续时间等因素对点火性能的影响,确定点火工况下最佳点火方案并模拟点火过程。研究发现:点火位置靠近燃烧室出口时拥有较好的点火性能,但火核发展速度较慢。热射流火焰速度越高,受流场轴向速度的影响越小点火性能越好。热射流持续时间的增长使得壁面生成的火核体积增大,点火成功率增高。

关键词：燃气轮机低排放燃烧室点火特性大涡模拟

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塔式分级低排放燃烧室头部旋流数对燃烧性能的影响

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哈尔滨工程大学学报 2024年第9期45卷 1717-1724页

作者：武萍冉军辉刘世铮许博文谭磊刘潇中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001

主燃级旋流器的旋流数对燃烧室内流场组织与燃烧特性有重要的影响,为了研究其对流场与燃烧性能的影响规律,本文采取数值模拟方法在不同主燃级旋流数下对燃烧室流场结构和燃烧性能的影响进行了对比。研究表明:对于主燃一级旋流器,旋流数... 详细信息

主燃级旋流器的旋流数对燃烧室内流场组织与燃烧特性有重要的影响,为了研究其对流场与燃烧性能的影响规律,本文采取数值模拟方法在不同主燃级旋流数下对燃烧室流场结构和燃烧性能的影响进行了对比。研究表明:对于主燃一级旋流器,旋流数取在0.65~0.75回流区内湍流强度较为稳定,燃烧效率较高,压力损失也不是很大,NOx以及CO排放也较低分别有最低值45.4×10^(-6)、33.8×10^(-6);对于主燃二级旋流器,旋流数取为0.9时,有较好的温度场,燃烧效率达到99.6%以上,排放不高,NOx及CO排放都是最低值分别为45.5×10^(-6)、36.2×10^(-6)。

关键词：场塔式旋流器旋流数数值模拟燃烧性能低排放燃料分级燃烧效率燃烧流

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旋流角度对燃料掺混特性影响研究

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热能动力工程 2021年第10期36卷 48-54页

作者：谢岩梁红侠索建秦冉军辉西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 中国船舶集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NO;排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器,应用Fluent软件,选择Realizable k-ε和Species Transport模型,在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流... 详细信息

为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NO;排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器,应用Fluent软件,选择Realizable k-ε和Species Transport模型,在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流区形态、甲烷的体积分数分布、温度场和污染物的排放进行了数值模拟。研究表明:随着内旋流角度从30°增加到50°,燃烧室内流场形成的回流区尺寸有减小的趋势,燃料的分布趋于均匀,主燃区最高温度从2 304 K降低到2 180 K, NO_(x)排放呈先增大后减少的趋势,旋流角度为50°时NO_(x)排放质量浓度为501.045 mg/m;。

关键词：工业燃气轮机双旋流燃烧室旋流角度燃料掺混特性 NO 排放

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气吸式落地红枣捡拾机作业参数优化

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果树学报 2021年第7期38卷 1190-1200页

作者：张凤奎冉军辉李忠杰王得伟李平塔里木大学机械电气化工程学院新疆阿拉尔843300 新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室新疆阿拉尔843300

【目的】为进一步提高气吸式落地红枣捡拾机的作业性能,设计制作了试验样机,并针对样机关键参数进行了试验研究。【方法】由单因素试验得出,卸料装置转速20 r·min^(-1),逆时针转动时对红枣损伤率最低,约为0.12%;碎杂装置栏栅为倾斜型... 详细信息

【目的】为进一步提高气吸式落地红枣捡拾机的作业性能,设计制作了试验样机,并针对样机关键参数进行了试验研究。【方法】由单因素试验得出,卸料装置转速20 r·min^(-1),逆时针转动时对红枣损伤率最低,约为0.12%;碎杂装置栏栅为倾斜型、间隙10 mm时碎杂效果最佳,含杂率约为0.02%。由前期试验可知,对试验样机捡拾效率和红枣破损率影响较大的作业参数主要有箱体入口高度、箱体出口高度、风机转速、输送管路内径和吸头类型。针对以上参数,设计了响应面分析试验,分析样机以上作业参数对捡拾效率和红枣破损率的影响规律,求解最佳作业参数组合,并进行试验验证。【结果】对捡拾效率影响显著的因素排序为:箱体出口高度>吸头类型>风机转速>输送管路内径;对红枣破损率影响显著的因素排序为:风机转速>箱体入口高度>输送管路内径。求解出试验样机的最佳工作参数组合为箱体入口高度290 mm、输送管路内径130 mm、箱体出口高度530 mm、倾斜口吸头、风机转速2500 r·min^(-1),此时实际测量的捡拾效率和红枣破损率分别为372.33 kg·h^(-1)和0.16%,与数学模型优化值相对误差分别为4.57%和6.25%,实际测量值与理论优化值较接近且回归模型准确可靠。对比优化前的样机作业性能,捡拾效率提高了19.76%,红枣破损率和含杂率分别降低至0.16%和0.03%。【结论】气吸式落地红枣捡拾机的作业参数优化试验研究,不仅提高了该样机的作业性能,也可为气力式红枣收获机械的结构设计和优化提供参考。

关键词：红枣收获机械气吸式参数优化

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油菜联合收获机往复式双动割刀行星轮驱动器设计与试验

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农业工程学报 2020年第9期36卷 17-25页

作者：冉军辉沐森林李海同关卓怀汤庆吴崇友农业农村部南京农业机械化研究所南京210014

为解决传统油菜联合收获机往复式切割器因横割刀振动大、刀片对油菜茎杆扰动引起的割台落粒损失大、切割功耗高等问题,该研究设计了双动割刀行星轮驱动器。通过建立行星轮驱动机构运动方程,分析了驱动机构须满足的割刀运动结构参数。对... 详细信息

为解决传统油菜联合收获机往复式切割器因横割刀振动大、刀片对油菜茎杆扰动引起的割台落粒损失大、切割功耗高等问题,该研究设计了双动割刀行星轮驱动器。通过建立行星轮驱动机构运动方程,分析了驱动机构须满足的割刀运动结构参数。对行星轮驱动式双动割刀所受惯性力及切割图的分析表明,刀杆往复运动产生的惯性力是引起割刀产生振动的主要原因,且行星轮驱动式双动割刀具有惯性力平衡性能好、切割冲击小、对油菜茎秆扰动小及割刀切割连续性高等特点。茎秆切割功耗测试结果表明,割刀切割速度在1.2、1.4、1.6 m/s范围内,行星轮驱动式双动刀相对曲柄连杆驱动式单、双动刀切割器功耗平均分别降低了43.3%和16.8%。相同割幅的行星轮驱动式双动割刀和曲柄连杆式单动刀空转状态振动测试表明,割刀切割速度在0.8、1.2、1.6 m/s时,同一振动测点处安装有行星轮驱动式双动刀的割台较安装有曲柄连杆式单动刀切割器的割台所受割刀往复运动方向振动平均降低了56.3%。油菜联合收获田间试验结果表明:安装有行星轮驱动式双动刀的割台所受割刀往复运动方向的振动较安装有曲柄连杆式单动刀的割台降低51.2%;机器前进速度0.6~1.4 m/s时,行星轮驱动式双动割刀割台落粒损失最小为1.56%,最大为2.68%,较曲柄连杆式单动刀割台落粒损失平均降低42.5%。理论分析、室内试验及田间试验结果均表明,所设计的行星轮驱动式双动割刀振动小、功耗低、作业性能稳定,降低割台落粒损失效果明显。

关键词：农业机械切割器振动行星轮驱动器割台损失功耗

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燃气轮机双燃料切换控制策略研究

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热能动力工程 2020年第3期35卷 45-50页

作者：刘明依王冰晓冉军辉杨健中国船舶重工集团公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

为了使国产某型双燃料燃气轮机具备实时可靠的天然气-燃油双向燃料切换,需要制定出适用于燃机燃料切换的控制逻辑。通过MATLAB Simulink软件对双燃料燃机油-气切换与气-油切换过程进行了数值仿真。结果表明:所提出的燃料切换控制逻辑能... 详细信息

为了使国产某型双燃料燃气轮机具备实时可靠的天然气-燃油双向燃料切换,需要制定出适用于燃机燃料切换的控制逻辑。通过MATLAB Simulink软件对双燃料燃机油-气切换与气-油切换过程进行了数值仿真。结果表明:所提出的燃料切换控制逻辑能够满足燃机0.85工况运行时在60 s以内实现双燃料切换,且燃烧过程可控的性能指标要求。

关键词：燃气轮机双燃料切换控制逻辑 Simulink仿真

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双燃料燃气轮机燃料快速切换技术分析与试验研究

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热能动力工程 2019年第8期34卷 31-34,42页

作者：王增国冉军辉李国勇孙霖中海石油(中国)有限公司北京100010 中国船舶重工集团有限公司第七〇三研究所黑龙江哈尔滨150078

通过分析国外机组资料和实际燃料切换运行曲线,逆推双燃料切换控制策略,并利用现有燃烧试验台,在保证燃烧室出口温度稳定波动的前提下,对规定时间内完成燃料快速切换的燃烧室内火焰稳定性加以验证。试验结果表明:某型机组试验可依据理... 详细信息

通过分析国外机组资料和实际燃料切换运行曲线,逆推双燃料切换控制策略,并利用现有燃烧试验台,在保证燃烧室出口温度稳定波动的前提下,对规定时间内完成燃料快速切换的燃烧室内火焰稳定性加以验证。试验结果表明:某型机组试验可依据理论切换时间30 s换算燃机最大负荷时燃料的变化量,保证机组在60 s内完成燃料的快速切换,在此切换过程中,燃烧室内火焰稳定,动态压力最大值为4.55 k Pa。由于燃烧试验台条件与整机试验环境存在较大的差异性,试验过程得出燃料变化量仅可作为参考,主要用于减少整机试验次数并规避试验风险,最终值仍应以整机试验结果为准。

关键词：燃气轮机双燃料燃料快速切换试验研究

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