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高温环路热管设计方法研究与传热极限分析

大连理工大学学报 2024年第2期64卷 148-157页

作者：杨程翔郭向吉张博大连理工大学能源与动力学院辽宁省复杂能源转换和高效利用重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

高超声速飞行器在以高超声速飞行时尾喷管会面临严酷的燃烧热考验,结合高温热管导热性强和环路热管传热距离长等优势,高温环路热管可以作为尾喷管热防护的新方法.根据液态钠高导热系数及高表面张力的物性设计了一种新型蒸发器,提出了一... 详细信息

高超声速飞行器在以高超声速飞行时尾喷管会面临严酷的燃烧热考验,结合高温热管导热性强和环路热管传热距离长等优势,高温环路热管可以作为尾喷管热防护的新方法.根据液态钠高导热系数及高表面张力的物性设计了一种新型蒸发器,提出了一套高温环路热管的设计流程.使用这套设计流程设计了一根高温环路热管,结合热管传热极限的计算方法,对钠热管进行仿真计算,分析了温度和结构对热管传热极限的影响.研究发现在高温环路热管的运行温区内,热管的传热性能随着温度升高一般由声速极限、毛细极限和沸腾极限依次决定.结合研究结论提出了热管结构优化方法,为热管设计提供了理论依据.

关键词：热防护高温环路热管设计方法传热极限

新型核壳AuTi@PtNi纳米催化剂:增强氧还原催化活性及稳定性（英文）

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 81-87页

作者： Giday Fisseha 于亚楠鲁少杰胡一平周雨岳秦电子科技大学基础与前沿研究院清华四川能源互联网研究院

质子交换膜燃料电池（PEMFCs）将化学燃料转化为电能,具有能量转换效率高、清洁、零排放等特点,被认为是未来重要的能源利用装置.与阳极发生的氢氧化反应相比,阴极发生的氧还原反应（ORR）是动力学缓慢的过程,严重阻碍了燃料电池的广泛... 详细信息

质子交换膜燃料电池（PEMFCs）将化学燃料转化为电能,具有能量转换效率高、清洁、零排放等特点,被认为是未来重要的能源利用装置.与阳极发生的氢氧化反应相比,阴极发生的氧还原反应（ORR）是动力学缓慢的过程,严重阻碍了燃料电池的广泛应用,因此迫切需要开发高活性的电催化剂来降低其电化学过电位,提高反应动力学.铂基纳米晶是氧还原反应有效的电催化剂,但存在成本高、储量少且耐用性差等问题.将铂（Pt）与过渡金属（Fe, Co, Ni等）合金化可以提升催化活性,且最外层有序的Pt原子层可以有效地避免过渡金属的腐蚀溶解,同时,利用金（Au）与Pt基合金形成核壳结构可以有效地降低催化剂成本,同时增强稳定性.然而,在以Au作为核时,很难通过退火处理获得富含Pt层的核壳催化剂.本文利用钛（Ti）原子与Au原子合金化后的协同作用,成功地制备了核壳AuTi@PtNi氧还原催化剂.由于Ti与Au的强相互作用,使得该催化剂即使经高温退火处理,依旧可以使Au保持在内部,同时可以获得富Pt壳层.利用配备有电子能量损失谱的透射电子显微镜及X射线电子能谱对催化剂进行表征,结果表明, Ti的引入可大大提升催化剂的热稳定性.由于具有核壳结构及富Pt的PtNi壳层,退火后的Au Ti@PtNi-400催化剂在0.9 V（RHE）时的质量比活性(5.26 AmgPt-1)和面积比活性(2.72 mAcm-2)分别是商业化Pt/C催化剂的19.26倍和9.84倍.另外, AuTi@PtNi-400催化剂在20000圈循环测试后质量活性衰减不到10%,稳定性好于商业化Pt/C催化剂和未经过退火的AuTi@PtNi催化剂.进一步对AuTi@PtNi-400进行电催化测试,结果表明,在功率密度达到0.61 Wcm-2的同时可产生1.31 Acm-2的电流密度,该结果优于商业化Pt(1.05 Acm-2和0.34Wcm-2)以及Ti-Au@PtNi/C (1.25 Acm-2和0.62 Wcm-2),峰值功率密度高达0.80 Wcm-2,这表明所制备的Ti-Au@PtNi/C-400催化剂不仅在三电极体系中具有较好的性能,在电堆测试中也展现出高性能,可以较大地满足和促进燃料电池的发展和应用.综上所述,对于燃料电池阴极催化剂,可结合形貌工程及协调作用,制备出低成本高性能的ORR催化剂,为燃料电池的进一步应用提供新思路.

关键词：钛掺杂富铂层热处理氧化还原反应核壳结构

面向货运任务的混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化

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航空学报 2024年第14期45卷 270-283页

作者：何程童玉奇夏兴禄陈刚南京航空航天大学无人机研究院南京210016 上海航天技术研究院上海宇航系统工程研究所上海201109 北京航空航天大学无人系统研究院北京100191

针对混电垂直起降无人机货运任务降低能耗和任务成本的需求,提出了混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化方法。综合考虑垂起、前飞和转换模态下的功率需求、电池充放电特性、发动机燃油特性,搭建了垂直起降无人机混电推进... 详细信息

针对混电垂直起降无人机货运任务降低能耗和任务成本的需求,提出了混电垂直起降无人机能量管理策略和任务路径综合优化方法。综合考虑垂起、前飞和转换模态下的功率需求、电池充放电特性、发动机燃油特性,搭建了垂直起降无人机混电推进系统能耗模型,提出了基于动态规划的垂直起降无人机混电系统能量管理策略,构建了能量管理策略和货运任务路径综合优化模型以及基于最短路径解算器和动态规划解算器的二级效用评价体系。利用该方法,对2个案例进行了整体运行路径及各架次的能量管理方案的优化。结果表明,相较于最短路径优化,所提方法能够综合考虑混电系统管理策略和运行路径对能耗的影响,在满足多种约束的前提下,可规划出合理的运行路径及对应的能量管理方案,实现了任务成本最小化。

关键词：垂直起降混电推进能量管理路径规划多学科优化

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喷雾冷却孤立液膜速度特性实验研究

工程热物理学报 2024年第1期45卷 163-172页

作者：赵霄赵聿章陈引张博张海峰大连理工大学能源与动力学院复杂能源转换与高效利用辽宁省重点实验室大连116024 大连理工大学宁波研究院宁波315000 宾夕法尼亚州立大学计算机工程系美国宾夕法尼亚16802

液膜流动是喷雾冷却复杂热量传递过程的直接载体,因此,液膜动力学特性研究对理解喷雾冷却的传热机理至关重要。但由于雾化液滴与具有高湍流度薄液膜之间存在的强烈相互作用和扰动,研究者们对液膜在表面的演化过程知之甚少。本文研究了... 详细信息

液膜流动是喷雾冷却复杂热量传递过程的直接载体,因此,液膜动力学特性研究对理解喷雾冷却的传热机理至关重要。但由于雾化液滴与具有高湍流度薄液膜之间存在的强烈相互作用和扰动,研究者们对液膜在表面的演化过程知之甚少。本文研究了不同热流和压力下两相区HFE-7000在光滑表面液膜分布、流动速度和当量直径等特性。测量了不同工质在不同喷射压力下雾化液滴速度空间分布,并提出了经验预测关联式。测量了孤立液膜流动速度及其当量直径,同时求解了孤立液膜韦伯数分布及其平均值。最终,基于雾化液滴径向速度与孤立液膜速度的有机联系,结合表面温度梯度等条件,提出了孤立液膜平均速度和平均韦伯数的预测方法,相应的预测极限分别小于21.52%和24.3%.

关键词：喷雾冷却液膜流动液膜速度韦伯数

适用于下一代太阳能热发电的集热颗粒磨损特性研究

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太阳能学报 2024年第8期45卷 432-440页

作者：陈冬吕洪坤丁历威来振亚肖刚祝培旺能源高效清洁利用全国重点实验室杭州310027 浙江大学嘉兴研究院嘉兴314031 浙江大学青山湖能源研究基地杭州311300 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院杭州310014

以铝矾土惰性颗粒为研究对象,使用三腔磨损试验台获取颗粒耐磨性能和粒径分布变化规律,颗粒120 h磨损率约2.5%,粒径分布演变模型中转化比例符合正态分布(σ=1/2,d_(s)=4d)时模拟效果最好。提出磨损转换系数,通过引入磨损耗散能量作为中... 详细信息

以铝矾土惰性颗粒为研究对象,使用三腔磨损试验台获取颗粒耐磨性能和粒径分布变化规律,颗粒120 h磨损率约2.5%,粒径分布演变模型中转化比例符合正态分布(σ=1/2,d_(s)=4d)时模拟效果最好。提出磨损转换系数,通过引入磨损耗散能量作为中间量,将磨损测试设备中获取的颗粒磨损特性推广到实际太阳能热发电系统中。以100 kW太阳能热发电系统为例,计算得铝矾土惰性颗粒在系统各设备间循环一次的磨损相当于在三腔磨损试验台中运行0.0114 h,从而获得系统补料策略。

关键词：太阳能热发电系统磨损特性热化学颗粒粒径分布惰性颗粒运行策略

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生物质三组分对成型颗粒物理性能的影响

动力工程学报 2024年第5期44卷 727-734页

作者：黄健添张守玉郎森陈旭阳张邢佳徐梓航马达夫吴玉新吕俊复上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 怀柔实验室山西研究院太原030032 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海200240 清华大学能源与动力工程系北京100084

为探究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)对成型颗粒物理性能的影响,以棉秆、木屑以及生物质三组分为研究对象,单独或按一定掺混比例混合后制备成型颗粒,使用电子万能材料试验机分析了成型颗粒的表观密度和抗压强度,利用X射线光... 详细信息

为探究生物质三组分(纤维素、半纤维素和木质素)对成型颗粒物理性能的影响,以棉秆、木屑以及生物质三组分为研究对象,单独或按一定掺混比例混合后制备成型颗粒,使用电子万能材料试验机分析了成型颗粒的表观密度和抗压强度,利用X射线光电子能谱仪分析了生物质成型前后分子结构的变化。结果表明:纤维素直接影响成型颗粒的抗压强度,半纤维素和木质素主要作为黏结剂,协同纤维素间接提高成型颗粒的抗压强度。向棉秆中加入纤维素或半纤维素后,其混合成型颗粒中的C—OH官能团均明显提高,且产生了新的C=C官能团,有利于形成分子间作用力和提高分子结构的稳定性,增强成型颗粒的物理性能。

关键词：生物质三组分成型颗粒抗压强度分子结构

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负荷聚合商参与需求侧资源聚合优化调控研究

中国电力 2024年

作者：傅成程张春雁刘键烨贾德香李丹王素国网能源研究院有限公司国网上海市电力公司

需求响应技术是目前实现新能源消纳及双碳战略的重要手段，但由于需求资源分散特性和和实际调度能力，独立需求侧主体缺乏有效参与调控途径。为此，本文综合考虑多运营主体共识、多类型需求响应和碳排放，提出一种负荷聚合商参与的需求... 详细信息

需求响应技术是目前实现新能源消纳及双碳战略的重要手段，但由于需求资源分散特性和和实际调度能力，独立需求侧主体缺乏有效参与调控途径。为此，本文综合考虑多运营主体共识、多类型需求响应和碳排放，提出一种负荷聚合商参与的需求侧资源聚合优化调控方法。首先，分析了需求侧资源的基本管理模式；其次，综合经济成本和碳排放目标，建立了考虑碳排放和多类型需求响应的需求侧资源聚合优化调控模型；最后，利用麻雀算法进行仿真求解，验证了优化调度模型的有效性。仿真结果表明，该模型可有效降低分散资源用能成本5.16%以上，明显改善需求侧资源主体的经济成本和碳排放量，提高需求侧资源管理水平，为低碳韧性电网的优化调控问题提供了一种有效手段。

关键词：需求侧资源运营主体共识碳排放负荷聚合商优化调控

基于目标级联法的虚拟电厂日前调频容量计算方法

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中国电力 2024年第1期57卷 82-90页

作者：张颖文艳季宇左娟王文博国网上海能源互联网研究院有限公司上海200120 国网山东省电力公司山东济南250001

光伏、风电等清洁能源的大规模并网加重了系统调频负担,同时,微型燃气轮机、储能等调频性能稳定良好的分布式资源的接入为减小系统调频负担提供了新的思路。为此提出一种基于目标级联分析的优化调度模型,旨在通过虚拟电厂聚合分布式资... 详细信息

光伏、风电等清洁能源的大规模并网加重了系统调频负担,同时,微型燃气轮机、储能等调频性能稳定良好的分布式资源的接入为减小系统调频负担提供了新的思路。为此提出一种基于目标级联分析的优化调度模型,旨在通过虚拟电厂聚合分布式资源以参与调频辅助服务市场。首先,建立了配电网层和虚拟电厂层的双层优化调度模型,通过配电网协调虚拟电厂的协调互补来提高资源的利用效率;然后,虚拟电厂对内部成员进行优化调度,采用机会约束规划对调频信号不确定性进行约束;最后,通过目标级联分析法对所建立的模型进行求解,并通过仿真算例验证优化调度模型的有效性和可行性。结果表明,虚拟电厂参与调频辅助服务能够有效降低其运行成本。

关键词：虚拟电厂调频辅助服务目标级联分析法优化调度机会约束

涡扇发动机再压缩CCA系统热力循环耦合分析

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大连理工大学学报 2024年第5期64卷 495-506页

作者：苏杭赵霄张博杨竹强大连理工大学能源与动力学院辽宁省复杂能源转换和高效利用重点实验室辽宁大连116024 新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453049 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

为了提高发动机的推进性能和热效率,同时改善发动机冷却引气品质,在传统预冷冷却空气(cooled cooling air,CCA)技术基础上,建立基于再压缩CCA系统的典型飞机发动机热力计算耦合分析仿真平台.结合涡轮叶片平均壁温计算模型和飞机/发动机... 详细信息

为了提高发动机的推进性能和热效率,同时改善发动机冷却引气品质,在传统预冷冷却空气(cooled cooling air,CCA)技术基础上,建立基于再压缩CCA系统的典型飞机发动机热力计算耦合分析仿真平台.结合涡轮叶片平均壁温计算模型和飞机/发动机总体匹配模型,分析再压缩CCA系统对涡轮叶片冷却效果、发动机总体性能及相应飞行性能的影响规律.结果表明:采用减小引气比的方式未加力时推力最高提升7.88%,加力时推力最高提升2.03%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低100~120 K、总压提升4%左右,高压涡轮导叶冷却效果提高显著.采用提高燃烧室最高出口温度的方式未加力时推力最高提升22.81%,加力时推力最高提升3.70%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低90 K左右,且在各任务航段高压涡轮叶片温度均低于许用温度.两种方案再压缩CCA系统对发动机性能损失基本无影响,取功比在各状态下均低于0.25%.

关键词：涡扇发动机再压缩冷却空气性能分析热力循环