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基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法

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华南理工大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 22-29页

作者：刘刚王鹏宇王振华徐涛刘毅刚韩卓展华南理工大学电力学院广东广州510640 广州供电局有限公司输电管理所广东广州510310 广东电机工程学会电缆专委会广东广州510080

为了实现接头载流量的准确计算,提出了一种基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法.该方法以绝缘长期耐受温度为限制条件,利用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量.仿真结果表明,当对流散热环境和负荷都相同时,相同导体截面的电... 详细信息

为了实现接头载流量的准确计算,提出了一种基于ANSYS的高压交流电缆接头载流量确定方法.该方法以绝缘长期耐受温度为限制条件,利用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量.仿真结果表明,当对流散热环境和负荷都相同时,相同导体截面的电缆接头导体温度高于电缆本体的导体温度,接头的载流能力低于同导体截面电缆的载流能力.为验证仿真模型精度,设计了接头载流量实验平台,对不同负荷下110 k V电缆接头稳态温度分布进行了实测.仿真与实验结果的对比表明,当接头导体温度超过绝缘长期耐受温度时,应用接头轴向二维有限元仿真模型计算压接管处导体温度的误差不超过1.0%,仿真计算的准确度能够满足工程应用的需求.最后,采用二分法算得110 k V 630 mm^2电缆接头载流量为1220A,比相同导体截面电缆本体在相同环境条件下的载流量减少了17.79%.研究结果表明:采用接头轴向二维有限元仿真模型计算载流量是可行的.

关键词：高压电缆接头载流量二维有限元仿真轴向传热稳态实验

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涡旋膨胀机全工况热力特性实验及理论研究

涡旋膨胀机全工况热力特性实验及理论研究

作者：曹鑫鑫天津大学

学位级别：硕士

内燃机节能研究对国家能源安全和低碳环保意义重大。在内燃机各项节能技术中,余热能利用具有最大的节能潜力。其中,有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)因具有热效率高、结构简单、可靠性强等诸多优势被广泛应用于内燃机中低品位... 详细信息

内燃机节能研究对国家能源安全和低碳环保意义重大。在内燃机各项节能技术中,余热能利用具有最大的节能潜力。其中,有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)因具有热效率高、结构简单、可靠性强等诸多优势被广泛应用于内燃机中低品位余热能回收中。膨胀机作为ORC中热功转换的关键部件,其性能决定了系统的可靠性和效率。相对于其他类型的膨胀机,涡旋膨胀机因其体积小、可靠性高、输出范围广等优势,特别适用于应用在移动内燃机装置中的小型ORC系统中。然而目前对涡旋膨胀机的研究多关注于其稳态工况性能,而实际上车辆在行驶时多处于瞬态多变的状态,甚至会存在某些极端工况。针对内燃机余热回收系统工况复杂多变的特点,本文基于一款自主改造的涡旋膨胀机样机开展了涡旋膨胀机全工况输出特性实验和理论研究。首先,本文综合考虑了所需功率量级、稳定性、经济性等因素,选用一款商用涡旋压缩机将其自主改造成实验样机,对其润滑系统进行了设计和精确的控制,并利用压缩空气对其进行了基本的性能测试。证明了涡旋压缩机改造成膨胀机的可行性及润滑系统对机械润滑和膨胀机性能表现的促进作用。其次,将样机耦合至ORC系统中。以一台243k W柴油机的烟气作为余热源,R245fa为工质,结合实验台架冷热源条件及各部件特点,从稳态设计&非设计工况实验、动态响应特性实验、极端工况运行实验三个方面开展了涡旋膨胀机在全工况下热力输出特性相关的实验研究。最后,利用Matlab搭建了涡旋膨胀机的半经验模型,通过遗传算法对模型参数进行优化以保证模型精度,结合实验数据对模型进行了标定校核。基于此模型针对影响膨胀机性能的关键参数,模拟了非设计工况下膨胀机的稳态输出特性,旨在拓展研究工况,为涡旋膨胀机的全工况输出特性规律提供更全面的指导。研究结果表明:(1)将涡旋压缩机改造成膨胀机具有可行性。膨胀机在设计工况下(进口压力1.47Mpa、出口压力0.28Mpa、过热度10K)的功率(1540W)与原压缩机的设计功率(1537W)基本一致,可作为改造膨胀机的依据;(2)压比对膨胀机性能的影响最大。随压比的增大,膨胀机输出功显著提升,等熵效率显著减小,在相同压力比下,转速越大,输出功率越高,等熵效率越小。模拟研究中,随压比进一步增大输出功和等熵效率逐渐趋于平稳,最大输出功为1659.5W,对应压比为10,转速为3400rpm;(3)过热度对膨胀机输出功和等熵效率均有增幅作用,但过热度对膨胀机容积效率的影响并不显著;(4)转速主要影响膨胀机的输出功率和容积效率。随转速从1600rpm升高至3200rpm,膨胀机输出功先增大后减小,存在最佳输出功转速区间为1800-2400rpm;膨胀机容积效率与转速有直接关系,转速越大,容积效率越小;(5)涡旋膨胀机具备两相工作能力。但两相运行较过热运行在输出轴功、等熵效率、系统循环效率等方面均有一定下降;为防止膨胀机启动时发生汽蚀,应尽可能提高开机时阀前过热度、缩短旁通时间、避免启动转速过高;(6)涡旋膨胀机在变工况和极端工况下具有良好的适应性。各项参数随信号阶跃输入响应较为迅速,但工质温度由于存在热惯性现象,响应速度相对较慢;在冷源流量骤减54%、两相区运行、热源骤停等大信号阶跃和极端工况下,涡旋膨胀机均可以平稳过渡并保持良好的输出能力。通过开展以上三方面的研究为探索涡旋膨胀机全工况热力输出特性规律和ORC系统优化提供全面的指导。

关键词：涡旋膨胀机膨胀机理稳态实验动态实验极端工况半经验模型

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离散孔气膜冷却效果的红外热像测量方法

热能动力工程 2021年第3期36卷 19-25,54页

作者：管俊俊陈榴戴韧上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

基于红外测温技术,建立了常温环境中的平板气膜冷却性能试验台,设计了一种离线红外测温的标定方法,解决了实验中红外测量窗口,即红外玻璃受热后的辐射对标定的影响.通过与热敏液晶测量结果对比,证明测量窗口自身热辐射造成的测量误差正... 详细信息

基于红外测温技术,建立了常温环境中的平板气膜冷却性能试验台,设计了一种离线红外测温的标定方法,解决了实验中红外测量窗口,即红外玻璃受热后的辐射对标定的影响.通过与热敏液晶测量结果对比,证明测量窗口自身热辐射造成的测量误差正比于测量温度与气流温度的偏差,通过标定可以消除该误差,达到与热敏液晶一致的精度.

关键词：气膜冷却稳态实验红外测量标定方法

变速直膨式空调系统运行特性的稳态ANN模型

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制冷学报 2017年第1期38卷 54-60页

作者：李钊邓仕明上海理工大学环境与建筑学院上海200093 香港理工大学屋宇设备工程学系

在假设系统输出显、潜冷量的相对值在不同的蒸发器入口空气状态下不发生明显变化的前提下,本文针对实验用变速直膨式空调系统建立了稳态人工神经网络(ANN)模型,预测其在不同压缩机、风机转速组合下的系统输出,利用输出显、潜冷量的相对... 详细信息

在假设系统输出显、潜冷量的相对值在不同的蒸发器入口空气状态下不发生明显变化的前提下,本文针对实验用变速直膨式空调系统建立了稳态人工神经网络(ANN)模型,预测其在不同压缩机、风机转速组合下的系统输出,利用输出显、潜冷量的相对值可以消除室内空气状态对系统输出的影响。通过稳态实验获得数据训练、检测并验证ANN模型预测变速直膨式系统运行特性的准确性,并通过非训练状态点下的稳态实验验证所提出假设与ANN模型的适用性。ANN模型的训练、检测以及验证实验结果的最大误差均小于5%,平均误差均小于3%,表明该稳态ANN模型可以在训练状态点以及非训练状态点较为准确地预测变速直膨式系统的运行特性。

关键词：空气调节系统稳态ANN模型稳态实验直接膨胀

基于CT扫描测定低渗岩心相对渗透率曲线的方法

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特种油气藏 2013年第1期20卷 118-121,157页

作者：冷振鹏吕伟峰张祖波马德胜刘庆杰提高石油采收率国家重点实验室中油勘探开发研究院北京100083

中国低渗透油藏多采用水驱开采,而作为水驱开采核心参数的相对渗透率数据却难以通过传统的实验手段准确获得。为此,运用CT扫描方法,提出了基于CT扫描测定低渗透岩心相对渗透率曲线的稳态实验法和非稳态实验法。在稳态法中,针对低渗岩心... 详细信息

中国低渗透油藏多采用水驱开采,而作为水驱开采核心参数的相对渗透率数据却难以通过传统的实验手段准确获得。为此,运用CT扫描方法,提出了基于CT扫描测定低渗透岩心相对渗透率曲线的稳态实验法和非稳态实验法。在稳态法中,针对低渗岩心难以达到绝对稳定的问题,给出了基于CT扫描数据的稳定评判依据。采用1种校正方法,克服了射线硬化的影响,提高了CT测量流体饱和度的精度。对2块低渗岩心的测试表明,该方法切实可行。

关键词：低渗透油藏 CT扫描相对渗透率高精度稳态实验非稳态实验

涡轮叶片内部三通道微小扰流肋冷却流动与传热研究

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涡轮叶片内部三通道微小扰流肋冷却流动与传热研究

作者：王德强上海交通大学

学位级别：硕士

提高涡轮前温度是进一步提升航空发动机性能的关键因素,受限于材料的耐温极限,发展先进的涡轮叶片冷却技术显得尤为迫切。本文立足于此,面向涡轮叶片内部冷却技术,通过实验和数值计算相结合的方法,研究了微型W肋在转折通道三个流程中的... 详细信息

提高涡轮前温度是进一步提升航空发动机性能的关键因素,受限于材料的耐温极限,发展先进的涡轮叶片冷却技术显得尤为迫切。本文立足于此,面向涡轮叶片内部冷却技术,通过实验和数值计算相结合的方法,研究了微型W肋在转折通道三个流程中的流动与换热特性,为设计先进内部冷却结构提供机理性支持。本文首先开展了单侧和双侧W肋化通道的稳态实验,获得了雷诺数为8500～60000时详细的平均换热和沿程流阻特性。发现W肋在第一流程换热最差,第三流程换热最好;通道双侧布置W肋时,换热能力更强,三个流程分别比光滑通道提高了0.5～1.4倍、1.5～1.7倍、1.9～2.1倍;但双侧肋化通道流动阻力明显增大,在第一流程中,总压损失增大了50%～80%。随后又开展了瞬态液晶实验,获得了转折通道三个流程详细的局部换热强度分布。最后,结合CFD计算结果分析了W肋在三个流程中的流动特性,发现双侧肋化通道第一流程中,存在四个横向涡对,肋是强化换热的关键因素;经过转折后,第二流程流场发生显著变化,气流的转折是影响换热的主要因素;随后气流经过两次转折,来流湍动能更高,剧烈的掺混作用强化了第三流程的换热。

关键词：三通道 W型微肋稳态实验瞬态液晶实验数值计算

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碳纤维增强热塑性复合材料间接触热导研究

碳纤维增强热塑性复合材料间接触热导研究

作者：赵叶静中南大学

学位级别：硕士

近年来,碳纤维增强热塑性复合材料以其轻质、高韧性和易于加工的优势被广泛应用于航空航天、机械制造以及微电子封装领域。增材制造技术的出现为复合材料的制备提供了新的解决方案,但同时也存在部件表面较为粗糙的问题,接触面间存在接... 详细信息

近年来,碳纤维增强热塑性复合材料以其轻质、高韧性和易于加工的优势被广泛应用于航空航天、机械制造以及微电子封装领域。增材制造技术的出现为复合材料的制备提供了新的解决方案,但同时也存在部件表面较为粗糙的问题,接触面间存在接触热阻,给实际应用中接触界面的传热过程带来挑战。接触热导是部件设计和使用的重要参数,测量复合材料界面的接触热导并探究其影响因素,对于解决实际工程技术传热问题具有重要的现实意义。本文基于一维热传导原理,设计并搭建实验系统,采用稳态法对复合材料的接触热导参数进行测量。以增材制造中应用最为广泛的碳纤维增强聚酰胺12复合材料为实验对象,通过实验测量了其热导率、玻璃态转化温度、熔融结晶行为及微观表面形貌,并系统分析了界面温度、接触压力、表面粗糙度以及碳纤维含量和取向对接触热导的影响。研究发现接触热导随界面温度的升高而增大,当接触热导值大于1400W/mK时,在玻璃态转化温度处,由于弹性模量急剧下降,接触热导增加速率显著提高。在压力作用下,材料表面同时存在弹性形变和塑性形变。接触压力越大,接触热导越大,但其变化趋势随着随压力增大而逐渐减小。此外,表面形貌中凸峰的数量和高度分布是影响接触热导的关键因素,通常粗糙度较小的表面对应着更高的接触热导。表面粗糙度会和温度、压力一起耦合作于复合材料的界面传热,其中粗糙度对接触热导的影响最大,贡献率高达75%。碳纤维含量和取向对复合材料间接触热导的影响存在相互作用,其同时影响材料的表面粗糙度和内部热传导。当碳纤维平行于热流方向时,轴向导热增强但表面粗糙度增加,此时接触热导随着碳纤维含量的增加而增大。当碳纤维垂直于热流方向时,表面较为平坦但径向导热增强,接触热导随碳纤维含量的增加而降低。整体而言,复合材料界面传热特性复杂,影响因素众多,本文研究为工程设计提供了接触热导参考数据,有利于提高复合材料部件设计精确度,且对其增材制造过程及实际工程应用具有一定的指导和参考意义。图36幅,表14个,参考文献99篇

关键词：复合材料接触热导稳态实验表面粗糙度纤维取向