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扁平空冷翅片管内换热与流动特性数值研究

中国电机工程学报 2023年第2期43卷 630-639页

作者：吴哲李伟薄强冲陈晓峰邓慧郑桂杰王倩吉林电力股份有限公司白城发电公司吉林省白城市137000 华北电力科学研究院有限责任公司北京市西城区100045 暨南大学能源电力研究中心广东省珠海市519070

扁平翅片管结构复杂,换热方式耦合多样,以往研究难以用常规实验与关联式方法,完整复现并分析管内热流特性。基于分布参数热力学理论,提出耦合换热模型描述翅片管两相流与空气间的换热,并将模型应用于1m长度工程管,通过数值求解,得到管... 详细信息

扁平翅片管结构复杂,换热方式耦合多样,以往研究难以用常规实验与关联式方法,完整复现并分析管内热流特性。基于分布参数热力学理论,提出耦合换热模型描述翅片管两相流与空气间的换热,并将模型应用于1m长度工程管,通过数值求解,得到管内温度、热流密度、换热系数、液膜厚度、剪切力、压力降沿两相流和冷却空气流向全域内的变化规律:随着冷却空气横向流动,扁平管凝结性能急剧降低,热流密度从空气入口处20000W/m^(2)降至出口处5000W/m^(2);翅片管钎焊层热流密度高达14000W/m^(2),因此应注重提升钎焊层对翅片管换热的增强效用。管内两相流定性为环状流,随着两相流动,倾斜管能有效地将平板液膜汇聚到下半圆,平板液膜厚度沿管深增长缓慢,全管段液膜增长范围为16~25μm;平板热流密度和凝结空冷翅片管空气侧对流换热系数管深无下降趋势,这与工程管对应管段的实验结果相符。

关键词：空冷凝汽器扁平翅片管管内传热流动

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一类时变系统中补偿器的功能和设计

控制理论与应用 2022年第6期39卷 1098-1102页

作者：开平安曾世权邓慧国家发展和改革委员会能源研究所北京100055 暨南大学能源电力研究中心广东珠海519070

PID控制器由于其结构简单和参数整定容易,具有良好的控制功能,被广泛应用在工程上的线性确定性系统中.但是,在非线性系统和不确定性系统中,PID控制器由于其固定的控制参数和结构限制,很难克服系统中内外干扰的影响,控制器鲁棒性能较差.... 详细信息

PID控制器由于其结构简单和参数整定容易,具有良好的控制功能,被广泛应用在工程上的线性确定性系统中.但是,在非线性系统和不确定性系统中,PID控制器由于其固定的控制参数和结构限制,很难克服系统中内外干扰的影响,控制器鲁棒性能较差.本文按照被控对象中的标称模型设计常规PID控制器优化参数,对非线性系统中多个线性化模型和不确定性系统中的不同工作点模型,设计了一类补偿器,使得整个闭环系统具有与标称模型下相同的控制品质.工程应用例子论证了本文提出的补偿器能提高不确定与非线性系统的控制品质和鲁棒性能.

关键词： PID控制器系统鲁棒性能补偿器时变系统间隙度

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控制工程(系统)的经典力学原理

系统科学与数学 2023年第5期43卷 1093-1105页

作者：开平安邓慧国家发展和改革委员会能源研究所北京100055 暨南大学能源电力研究中心珠海519070

控制工程(系统)的经典力学原理在于能够精确构建和估计被控系统的输出位置,速度和加速度三个状态变量,应用牛顿定律对这三个状态变量作出闭环负反馈控制,使得系统输出跟踪期望的输出轨迹.在文献(开平安和申忠利,2022)中,在匀加速运动方... 详细信息

控制工程(系统)的经典力学原理在于能够精确构建和估计被控系统的输出位置,速度和加速度三个状态变量,应用牛顿定律对这三个状态变量作出闭环负反馈控制,使得系统输出跟踪期望的输出轨迹.在文献(开平安和申忠利,2022)中,在匀加速运动方程基础上,应用卡尔曼滤波器设计了OUAM观测器(Observer based on Uniform Acceleration Movement),基于牛顿定律设计了无模型控制MFCNLM系统(Model-Free Control based on Newton’s Laws of Motion),控制系统的所有参数设计不需要被控对象的模型,仅需控制工程师给出闭环控制系统输出期望的过渡过程时间T.文章在文献(开平安和申忠利,2022)的基础上,着重分析了牛顿定律在OUAM观测器和MFCNLM系统中的理论和应用,论证了OUAM观测器的无偏性和MFCNLM系统的有效性,分析和论证了MFCNLM系统,PID和PIDCC系统在控制系统设计上的经典力学统一性,分析和设计了在具有纯延时环节时变系统中的一种简单而有效的方法.仿真结果论证了MFCNLM系统和具有补偿器的PIDCC系统在应用这种方法后提高了纯延时环节时变系统的控制品质和鲁棒性能.

关键词：牛顿定律补偿器卡尔曼滤波器无模型控制设计匀加速运动方程

空冷凝汽器椭圆翅片管管内传热与流动特性分析

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热力发电 2022年第3期51卷 51-59页

作者：曹国庆潘翔峰吴哲王卫良邓慧吉林电力股份有限公司吉林长春130022 吉林电力股份有限公司白城发电公司吉林白城137000 暨南大学能源电力研究中心广东珠海519070

基于分布式参数热力系统假设,提出翅片管耦合换热模型,以描述两相流与冷却空气工质对之间的传热。将耦合模型应用于火电机组直接空冷凝汽器1 000 mm×94 mm×46 mm(深×宽×高)椭圆翅片管,通过基于计算流体力学的数值求解,得到管内温度... 详细信息

基于分布式参数热力系统假设,提出翅片管耦合换热模型,以描述两相流与冷却空气工质对之间的传热。将耦合模型应用于火电机组直接空冷凝汽器1 000 mm×94 mm×46 mm(深×宽×高)椭圆翅片管,通过基于计算流体力学的数值求解,得到管内温度、热流密度、对流换热系数、薄膜厚度、剪切力沿两相流和冷却空气流向上的变化规律,将特征量空间分布结果可视化。结果发现:管内热流密度随着管外冷却空气的横向流动,在空气出口区域急剧下降,管内对流换热系数随凝结沿管深方向的纵向发展,缓慢增长;管内两相流型可定性为环状流,液膜在椭圆下半部分极端区,有明显聚集与加速流动。所采用的理论方法和获得的结论,有助于翅片管换热增强设计和在运空冷凝汽器安全高效运行。

关键词：空冷凝汽器椭圆翅片管管内传热流动

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风-光-储能源系统变工况动态仿真研究

热力发电 2021年第8期50卷 164-171页

作者：潘翔峰黄畅张琪甘益明吴伟雄吉林电力股份有限公司白城发电公司吉林吉林137000 暨南大学能源电力研究中心广东珠海519070 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

新能源的规模化高效利用已成为我国构建清洁高效能源体系,实现碳中和战略目标的重大需求。本文耦合风电、光伏以及光热发电形成综合型风-光-储能源系统,拟通过相对可控的光热发电平抑风电、光伏发电的随机波动性,进而在系统整体层面实... 详细信息

新能源的规模化高效利用已成为我国构建清洁高效能源体系,实现碳中和战略目标的重大需求。本文耦合风电、光伏以及光热发电形成综合型风-光-储能源系统,拟通过相对可控的光热发电平抑风电、光伏发电的随机波动性,进而在系统整体层面实现电功率的平滑输出。本文据此建立了系统关键设备的数学模型,研究了时变风光资源条件下系统变工况运行的实时响应特性,在此基础上,制定了熔融盐蓄热主动调控策略以平抑风电、光伏发电的波动性。结果表明,相比于单一的风电、光电电站,风-光-储能源系统的负荷跟随能力显著提高,负荷跟随匹配度从78.94%提高至93.90%,能源利用率增加至19.68%,弃电率从18.51%下降至0.96%,负荷波动幅度也从120 MW减小到25 MW左右。

关键词：碳中和新能源平抑波动负荷跟随蓄热主动调控动态仿真