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太阳能学报 2024年第4期45卷 365-372页

作者：黄靖钟刘斌潘良明朱隆祥邓佳佳折晓会石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 重庆大学能源动力工程学院重庆400044 浙江海洋大学船舶与海运学院舟山316022

氨气是高效氢能载体,可有效解决氢能载运过程中安全性和经济性难题。核能-碘硫热化学循环制氢是实现无污染大规模工业制绿氢的可行途径。目前对核能-碘硫热化学循环制氢的研究集中于核热耦合问题,未考虑氢气产生后的载运问题。基于此,... 详细信息

氨气是高效氢能载体,可有效解决氢能载运过程中安全性和经济性难题。核能-碘硫热化学循环制氢是实现无污染大规模工业制绿氢的可行途径。目前对核能-碘硫热化学循环制氢的研究集中于核热耦合问题,未考虑氢气产生后的载运问题。基于此,提出一种核-氨-氢新模型。此模型首先进行核能制氢,再通过核热将其转化为氨气,优化核热的梯级利用并解决氢储运问题。通过Aspen Plus软件模拟全流程,分析能耗、效率和成本。

关键词：核能制氢热效率碘硫循环绿氨核-氨-氢新型模型

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混流式喷水推进泵空化流动及其诱导振动特性的试验研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 42-51页

作者：龚波张正川尹俊连许锐李宁王德忠上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国船舶工业集团公司第七〇八研究所喷水推进技术重点实验室上海200111

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transfo... 详细信息

为了研究喷水推进泵内非定常空化流动及其诱导的振动特征,搭建了高速摄像与数字信号同步测量平台。对不同空化程度下的泵内空化流动、压力脉动信号、振动信号进行了采集和分析。引入经验模态分解及希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)对振动信号进行了处理和分析。试验表明:喷水推进泵叶顶区出现了叶顶间隙空化和叶顶泄露涡空化等空化现象;随着空化程度的加剧,叶顶区的空化结构先由丝状逐渐连接成薄片状,继而发展为云状;快速旋转的空化云会呈现出极不稳定状态,尾部发生脱落形成垂直空化涡(perpendicular cavitating vortices,PCVs);小尺度的垂直空化涡消散在流道中部;随着空化程度的进一步加剧,垂直空化涡尺度增大并向相邻叶片的压力面运动,造成喷水推进泵性能的下降。空化程度加剧对应的流动结构特征会导致压力脉动产生相应的变化,从而诱导振动的增加。经验模态分解和HHT结果显示片状空化及大尺度云空泡溃灭时会诱导高频区的宽频振动增大;空化云尾缘的低频脱落会产生垂直空化涡,诱导低频的压力脉动和振动的快速增加。希尔伯特边际谱上高频幅值,叶频和轴频幅值的变化特征可在一定程度上用来反映泵内的流动状态。

关键词：喷水推进泵试验研究空化流动结构振动希尔伯特黄变换(HHT)

甲烷和甲醇双燃料重整制氢Pt基双金属结构催化剂的优化

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动力工程学报 2024年第7期44卷 1093-1100页

作者：赵燕春任衍伦王堃陆晓玲张莉兰健天津大学机械工程学院天津300073 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

以蜂窝结构FeCrAl为基体,制备了Pt-Rh(Cu)/Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_(2)/Al_(2)O_(3)双金属结构催化剂,对催化剂形貌物性和制氢性能进行了分析,通过搭建实验装置对催化剂进行了制氢性能的评价。结果表明:所制备Pt-Rh/Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_(2)/Al_(2)O_(3)/FeCrAl表面形貌均一,无明显色差和堵孔,催化剂表面存在大量的表面孔隙,呈现出蛛网多孔形式,易于实现催化剂负载,使得催化剂具有较高的气体吸附和反应空间;Pt与Cu物质的量比为1∶15时在所制备的Pt系催化剂中新鲜态活性最高,对于甲醇和甲烷蒸汽重整反应具有75%以上的转化率,且氢气体积分数较高;与Pt-Cu相比,Pt-Rh催化剂稳定性高,活性组分团聚程度较低;所制备的双金属催化剂可同时适用于甲烷和甲醇双燃料,具有非常好的氢气选择性。

关键词：重整制氢双金属 FeCrAl 稳定性宽燃料

基于联合仿真的波浪能发电装置PTO系统参数优化研究

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船舶力学 2024年第2期28卷 229-238页

作者：何广华杨凯博栾政晓张志刚刘朝纲荆芃霖哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东威海264209 山东船舶技术研究院山东威海264209 哈尔滨工业大学机械工程学院哈尔滨150001

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置(wave energy converter,WEC)的重要组成部分。本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究。分析... 详细信息

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置(wave energy converter,WEC)的重要组成部分。本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究。分析摇臂浮子在不同行程工作模式下的运动响应,并对联合仿真模型的PTO系统参数进行优化。研究发现:在目标海况下,本项目设计的发电装置,双行程工作的WEC系统功率显著高于单行程工作状态,双行程WEC最佳功率对应的传动比约为72.5;单行程工作的摇臂浮子在低传动比(小于60)下的上升、下降功率近乎相等,随着传动比的增加,上升、下降行程的功率相较于双行程模式都分别递增,且下降行程功率大于上升行程功率。本文采用的联合仿真方法可为不同海况与各类振荡浮子式波能发电装置的设计与选型提供参考。

关键词：波浪能发电装置参数优化水动力性能联合仿真 AMESim

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喷水推进泵空化诱导压力脉动特性的试验研究

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：龚波张正川尹俊连冯超李宁许锐王德忠上海交通大学机械与动力工程学院中国中国船舶工业集团公司第七〇八研究所喷水推进技术重点实验室

为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响，结合了高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明随着空化条件加剧，叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构... 详细信息

为探讨喷水推进泵内空化流动结构演变对压力脉动特性的影响，结合了高速摄像和压力脉动同步测量展开了试验研究。结果表明随着空化条件加剧，叶顶出现了泄漏涡核空化、剪切层旋涡空化、叶顶吸力侧片状空化和云状空化等复杂空化流动结构；叶顶低压区随着空化区域增大而增大；在泄漏流夹带下空化云不断翻滚，增加了空化云的不稳定性；空化云尺度随空化条件加剧而增大。大尺度空化云会导致强烈的压力脉动。空化区边缘的空泡破碎会带来压力冲击成份。压力脉动主频是叶频，次主频是二倍叶频。主频和次主频幅值在片状空化时小幅增长，在云状空化时大幅增大。垂直空化涡发展会导致叶片前缘附近压力面压力和局部压差下降，这是泵性能断裂的重要原因。

关键词：喷水推进混流泵空化流动结构高速摄像叶顶泄漏涡云状空化压力脉动时域分析频谱特征

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轮足式磁吸附越障爬壁机器人设计与分析

机械工程学报 2024年第1期60卷 248-261页

作者：张小俊吴亚淇刘昊学钟道方河北工业大学机械工程学院天津300130

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,... 详细信息

针对现有爬壁机器人负载能力弱、复杂障碍地形下适应能力差以及运动柔顺性不足等特点,提出了一种基于轮足复合式运动与非接触变间隙永磁吸附的柔顺越障爬壁机器人。在分析石化储罐、船舶等非结构化设备作业环境特点和功能需求的基础上,融合构型主被动理念,设计了机器人移动本体并对主被动越障步态进行了规划;对机器人在不同工况下的稳定性进行分析,建立了机器人安全吸附的数学模型;建立了机器人直行与转向下的动力学模型,分析了机器人的转向灵活性;结合机器人金属立面智能控制需求,对机器人的智能控制系统进行了设计。通过样机平台实验表明,机器人能够实现灵活的主被动越障,具有自适应柔顺运动以及大负载的能力。

关键词：爬壁机器人越障步态规划稳定性分析转向灵活性智能控制系统

转子钢20Cr13表面硬质PVD涂层摩擦磨损性能分析

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华东理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期50卷 146-152页

作者：杨剑沙鹏李伟沈奎双雷学林中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海201108 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)... 详细信息

通过多弧离子镀与磁控溅射结合工艺在20Cr13表面分别制备CrN、TiN、TiAlCrN3种PVD涂层,研究3种涂层的摩擦磨损性能。结果表明,各类涂层均能提升基材性能,其中TiAlCrN涂层试样硬度较高(67 845 N/mm~2),CrN涂层试样薄膜结合力较高(30 N)、表面质量较优,TiN涂层试样对比另外两种涂层试样性能较差。TiAlCrN涂层试样摩擦因数较高(0.619),其硬度高、结合力好、耐磨损能力较强。在摩擦磨损试验中TiAlCrN涂层与CrN涂层表面所形成的耐磨、抛光作用的氧化膜增强了基底耐磨性能。综合考虑,TiAlCrN涂层为转子表面理想耐磨涂层。

关键词：转子多弧离子镀磁控溅射 PVD涂层摩擦磨损

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搭载辅助动力系统的二级火箭底部热环境分析

空气动力学学报 2024年第7期42卷 48-57,I0001页

作者：孙中一王舒雅尉志源乐贵高南京理工大学机械工程学院南京210094 中国船舶工业公司第七〇八研究所上海200000

针对某二级运载火箭辅助动力系统发动机空间布局复杂、箭体底部部件数量多、底部热环境恶劣的情况,本文采用数值模拟和风洞试验验证相结合的方式开展高空二级运载火箭在辅助动力系统工作状态下箭体底部热环境研究。基于Navier-Stokes组... 详细信息

针对某二级运载火箭辅助动力系统发动机空间布局复杂、箭体底部部件数量多、底部热环境恶劣的情况,本文采用数值模拟和风洞试验验证相结合的方式开展高空二级运载火箭在辅助动力系统工作状态下箭体底部热环境研究。基于Navier-Stokes组分输运方程、DOM热辐射模型、RNG k-ε模型建立高空含复杂底部部件的二级运载火箭燃气喷流模型。结果表明:二级运载火箭在辅助动力系统工作时,高热流区域主要集中在燃料箱后短壳和辅助动力系统支座,沉底发动机工作时支座热流峰值最大,比其余部件高300%~400%。60 N、300 N发动机同向工作时,除支座和后短壳外的底部部件的热流达到峰值,比其余工况增长300%~600%。随着飞行高度和速度的增加,各部件热流均呈现下降趋势,但下降幅度较小。本文计算结果对二级运载火箭底部热防护设计有重要的工程指导意义。

关键词：辅助动力系统二级运载火箭羽流流场热环境燃气喷流

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纳米限域Couette流边界气泡减阻机理

物理学报 2024年第15期73卷 123-132页

作者：张鹏张彦如张福建刘珍张忠强江苏大学机械工程学院镇江212013 江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

气泡减阻技术对于提高水下航行器推进效率,降低航行过程中的综合能耗具有重要意义.本文采用分子动力学方法研究了气-液两相Couette流在平行壁板纳米通道内的流动特性和气泡边界减阻特性,分析了表面润湿性、壁面粗糙度和气体浓度对边界... 详细信息

气泡减阻技术对于提高水下航行器推进效率,降低航行过程中的综合能耗具有重要意义.本文采用分子动力学方法研究了气-液两相Couette流在平行壁板纳米通道内的流动特性和气泡边界减阻特性,分析了表面润湿性、壁面粗糙度和气体浓度对边界滑移速度和减阻效果的影响规律.研究结果表明:气泡减阻效果随边界滑移速度的增大而增强;在气-液两相流动区域,随着剪切速度的增大,边界吸附气泡的横向变形和边界滑移速度增大,边界气泡减阻效果增强.固-气相互作用强度和气体浓度增大均导致气体原子在近壁面的富集现象增强,提高了壁面上气泡的铺展特性,从而增大了固-液界面滑移速度.壁面粗糙度会改变气泡的铺展特性,影响边界滑移速度,进而改变流固界面减阻效果;随着肋高的增大,气体原子在肋条间凹槽中聚集,肋条上表面气体原子吸附量减少,导致固-液界面边界滑移速度减小,并最终降低了减阻效果.研究结果将对大型舰船和水下航行器边界减阻技术提供重要理论指导.

关键词：气泡减阻边界滑移 Couette流分子动力学