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含裂纹结构拘束相关断裂韧性预测程序研究

建模与仿真 2024年第4期13卷 4498-4506页

作者：张应华刘芳崔元元王骁晓杨杰上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海上海理工大学机械工程学院上海华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海

基于统一拘束参数Ap及拘束相关断裂韧性确定方法,采用Matlab软件编写了包含Python脚本的拘束相关断裂韧性预测程序,并借助Matlab App Designer功能完成了对预测程序主界面的设计。预测程序包括3个模块:ODB&MAT模块,Auto Monitor模块和Ma... 详细信息

基于统一拘束参数Ap及拘束相关断裂韧性确定方法,采用Matlab软件编写了包含Python脚本的拘束相关断裂韧性预测程序,并借助Matlab App Designer功能完成了对预测程序主界面的设计。预测程序包括3个模块:ODB&MAT模块,Auto Monitor模块和Manu Monitor模块,预测流程主要包括5个步骤。基于编写好的程序,以单边缺口弯曲(SENB)试样和紧凑拉伸(CT)试样为研究对象,对不同拘束下各试样拘束相关的断裂韧性进行了预测。预测结果显示:预测程序所得开动力曲线与文献中所得具有很好的一致性,对J积分和等值线所围区域面积捕捉正确,对拘束参数Ap的计算及对开动力曲线的绘制准确。通过预测程序所确定的拘束相关断裂韧性与文献中所确定的在10%误差带内,可以较好地对不同拘束下含裂纹结构的拘束相关断裂韧性进行预测。

关键词：拘束断裂韧性预测程序

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梳齿汽封泄漏特性实验研究

能源研究与信息 2024年第3期40卷 179-185页

作者：周庆辉张万福冯金李春苏智超上海理工大学能源与动力工程学院/上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海电力股份有限公司闵行发电厂上海201100

通过建立梳齿汽封三维数值计算模型研究了在不同背压阀门开度、转速和进口压力下梳齿汽封泄漏量的变化规律,设计并搭建了梳齿汽封泄漏特性密封实验台,并将模拟值与实验值进行对比。研究表明:梳齿汽封实验值与模拟值吻合较好;同一背压阀... 详细信息

通过建立梳齿汽封三维数值计算模型研究了在不同背压阀门开度、转速和进口压力下梳齿汽封泄漏量的变化规律,设计并搭建了梳齿汽封泄漏特性密封实验台,并将模拟值与实验值进行对比。研究表明:梳齿汽封实验值与模拟值吻合较好;同一背压阀门开度下,梳齿汽封泄漏量随着进口压力增大而增加,且近似呈线性关系,而随着转速升高,梳齿汽封泄漏量缓慢下降且近似保持恒定;保持进口压力和转速恒定,汽封泄漏量随着背压阀门开度的变大而增加,且汽封泄漏量在背压阀门开度为1.0时最大。

关键词：梳齿汽封泄漏性能背压流场特性

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穿孔翅片水冷散热器的流动传热数值模拟

低温与超导 2024年第10期 91-98页

作者：陈慧兰陈岳浩王子璇李杰孙小琴长沙理工大学能源与动力工程学院电网防灾减灾全国重点实验室

本文针对传统直翅片散热器散热性能进行优化，利用COMSOL软件模拟研究了不同优化策略下穿孔直翅片散热器的传热性能，通过改变翅片孔径、间距、厚度及高度来探究散热器流动散热性能的影响，并得出该散热器的极限热流密度。结果表明穿孔... 详细信息

本文针对传统直翅片散热器散热性能进行优化，利用COMSOL软件模拟研究了不同优化策略下穿孔直翅片散热器的传热性能，通过改变翅片孔径、间距、厚度及高度来探究散热器流动散热性能的影响，并得出该散热器的极限热流密度。结果表明穿孔有利于提高散热性能，在最优散热孔径1 mm时，散热性能相较直翅片提高8%。翅片孔径1 mm,间距0.2 mm,厚度1 mm,高度3 mm时，散热性能最优。散热最优组合在最大流量1.5 L/min时，极限热流密度为226.5 W/cm2,较传统直翅片散热器的极限热流密度提高了71%。

关键词：水冷散热器穿孔翅片翅片参数极限热流密度

330 MW旋流对冲锅炉低负荷运行的低NO_(x)燃烧优化

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上海理工大学学报 2024年第3期46卷 293-300页

作者：刘文华杨茉上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海电力股份有限公司上海200010

以某热电厂一台330 MW旋流对冲燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟分析了锅炉在150 MW低负荷运行、不同配风比下炉内的流动、传热及NO_(x)排放情况。结果表明,当二次风配比和燃尽风率增大时,NO_(x)的生成趋势并不呈线性变化,而是存在一个... 详细信息

以某热电厂一台330 MW旋流对冲燃煤锅炉为研究对象,通过数值模拟分析了锅炉在150 MW低负荷运行、不同配风比下炉内的流动、传热及NO_(x)排放情况。结果表明,当二次风配比和燃尽风率增大时,NO_(x)的生成趋势并不呈线性变化,而是存在一个最低点,可得到一个NO_(x)排放值最低的最佳配风方式。为了验证该最佳工况的优化效果及实际运行的可行性,又将数值研究中的3个典型工况进行了现场实验。实验结果表明:与原运行工况相比,采用最佳配风方式的实际炉膛出口NO_(x)浓度下降20%,锅炉效率提高0.41%。该配风优化方案经济可行,为同类型工程问题提供了优化思路。

关键词：旋流对冲锅炉数值模拟燃烧优化 NO_(x)排放锅炉效率实验验证

NACA0021和NACA4822翼型肋通道中环境空气流动传热特性的实验研究

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应用数学和力学 2024年第5期45卷 594-605页

作者：李勇张迎春付虞周棋润赵雨菲杨森杰马素霞太原理工大学电气与动力工程学院太原030024 煤电清洁控制教育部重点实验室太原030024 中北大学能源与动力工程学院太原030051

针对超燃冲压发动机在更高Mach数飞行时,主动再生冷却技术面临换热能力不足的瓶颈问题,拟利用翼型肋加强再生冷却通道的传热性能.为了从原理上验证翼型肋通道的强化传热效果,搭建了环境空气在NACA0021对称翼型肋和NACA4822非对称翼型肋... 详细信息

针对超燃冲压发动机在更高Mach数飞行时,主动再生冷却技术面临换热能力不足的瓶颈问题,拟利用翼型肋加强再生冷却通道的传热性能.为了从原理上验证翼型肋通道的强化传热效果,搭建了环境空气在NACA0021对称翼型肋和NACA4822非对称翼型肋通道(横截面尺寸50 mm×50 mm)中的流动传热实验测试平台,基于稳态液晶技术得到受热表面的Nusselt数.通过实验研究发现:NACA0021对称翼型肋通道和NACA4822非对称翼型肋通道的传热强度分别被提升了0.17%~17.1%和18.4%~52.1%,50 m^(3)/h流量下的PEC(performance evaluation criteri-on)分别为1.04和1.24;大流量条件下,NACA4822非对称翼型肋通道可强化中间受热面的传热性能;翼型肋通道中的流动压降也会相应增大,其中NACA4822翼型肋通道中的压降最大,翼型肋的非对称性使得流动湍流强度不断积累造成下游压降存在明显升高.该研究将有助于进一步开展翼型肋通道内超临界流体的流动传热特性研究,拓宽超燃冲压发动机主动再生冷却技术的应用温区.

关键词：超燃冲压发动机翼型肋通道 Nusselt数压力损失

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电极浆料涂布模头流场分析与结构优化

储能科学与技术 2024年第4期13卷 1109-1117页

作者：杨家沐陈育新练成徐至刘洪来化学工程联合国家重点实验室华东理工大学化工学院华东理工大学化学与分子工程学院上海200237

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之... 详细信息

涂布工艺是锂电池极片制造过程的关键工序之一,涂层的稳定性和厚度一致性决定了极片的结构,进而影响电池的性能和循环寿命。大尺寸动力锂电池产品对涂布幅宽提出更高的要求,保证涂布模头出口处电极浆料的流动均匀性成为核心技术问题之一。因此,对涂布模头的流道结构进行合理优化显得尤为重要。本研究针对宽幅涂布模头出口速度分布不均的问题,构建了不同尺寸和结构的模头流道模型进行流场仿真,分析电极浆料在模头内部的流动特性,并采用Box-Behnken设计对衣架式模头的结构尺寸进行优化。具有倾斜变径式匀料腔结构的衣架式模头对浆料有更强的引流效果,有助于提升幅宽方向浆料流动的均匀性。采用Box-Behnken设计对衣架式模头的主要结构参数进行优化,使浆料的均匀性提升至0.99。

关键词：锂离子电池狭缝涂布衣架式模头计算流体力学 Box-Behnken设计

基于铅铋快堆的直流蒸汽发生器稳态与瞬态特性分析

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核动力工程 2024年第2期45卷 103-109页

作者：黄哲梁铁波杨雯卢川李洋何中海沈昕上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

铅铋快堆的安全稳定运行与换热器一二次侧间的散热性能密切相关。本研究通过建立基于铅铋快堆的直流蒸汽发生器(OTSG)稳态与瞬态耦合分布参数模型,分析对比了不同负荷条件下OTSG内部热工水力特性的分布差异,并进一步揭示了铅铋快堆一次... 详细信息

铅铋快堆的安全稳定运行与换热器一二次侧间的散热性能密切相关。本研究通过建立基于铅铋快堆的直流蒸汽发生器(OTSG)稳态与瞬态耦合分布参数模型,分析对比了不同负荷条件下OTSG内部热工水力特性的分布差异,并进一步揭示了铅铋快堆一次侧焓值及流量扰动对换热器动态散热性能的影响。结果表明:稳态传热时铅铋快堆一次侧温降主要集中在过冷沸腾及核态沸腾区,二次侧负荷减小将导致管壁面温度飞升前移;动态调节显示在设计工况下一次侧入口焓值仅下降5%,就可能导致铅铋快堆循环在90 s后进入事故工况。研究结果为铅铋快堆的OTSG动态流动换热特性研究及结构设计优化提供了有价值的建议。

关键词：铅铋快堆直流蒸汽发生器热工水力分析分布参数模型

绕回转体空泡稳定性及流动控制研究与进展综述

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船舶力学 2024年第4期28卷 626-636页

作者：孔德才魏海鹏李杰王占莹尤天庆王凡瑜北京宇航系统工程研究所北京100076 北京理工大学机械与车辆学院北京100081 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 水动力学教育部重点实验室上海200240

回转体水下带攻角高速运动时,诱发附着在物面的大尺度非对称云状空泡流动,空泡末端云状局部空泡界面失稳诱发高量值脉动压力对回转体结构强度产生重要影响,是工程研制面临的重要基础性难题。本文对绕回转体非对称云状空泡流相关研究情... 详细信息

回转体水下带攻角高速运动时,诱发附着在物面的大尺度非对称云状空泡流动,空泡末端云状局部空泡界面失稳诱发高量值脉动压力对回转体结构强度产生重要影响,是工程研制面临的重要基础性难题。本文对绕回转体非对称云状空泡流相关研究情况进行梳理,详细地介绍在非对称云状空泡流实验和数值模拟方法、非对称云状空泡流场结构与界面稳定性、流动调控机制等方面的研究情况,并分析未来发展趋势,给出后续需要重点关注的研究方向的建议。

关键词：回转体非对称云状空泡非定常稳定机制流动控制

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低温冷源对动力电池包内部温湿特性影响分析

机械工程学报 2024年第14期60卷 227-237页

作者：陈吉清陶洪达兰凤崇李伟健蒋心平华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广东省汽车工程重点实验室广州510640

电动汽车动力电池包结构中,液冷是一种重要的散热形式,其与电池包内部空气的热交换作用不仅增大了电池包内环境相对湿度,还强化了与外部环境的热质交互,增加包内潮湿冷凝风险,从而引起系统安全可靠性问题。同时电池包内环境温湿分布以... 详细信息

电动汽车动力电池包结构中,液冷是一种重要的散热形式,其与电池包内部空气的热交换作用不仅增大了电池包内环境相对湿度,还强化了与外部环境的热质交互,增加包内潮湿冷凝风险,从而引起系统安全可靠性问题。同时电池包内环境温湿分布以及水分蒸发冷凝的动态演化过程难以在实际应用中监测。研究为此分析电池包内外环境之间的热质传递物理过程,通过开口系统模型阐述内外传热传质关系,根据非等温流动方程、水蒸气对流扩散方程和蒸发冷凝方程建立电池包微环境热质传递模型。结合小型动力电池包结构特征建立数值分析模型,探究电池包内部“温-湿-流”多场耦合规律。通过分析不同冷却强度下电池包内环境的温湿演化,明确低温冷源对水汽传输和冷凝的增强作用。所构建模型高效地阐述电池包内部水汽传输和冷凝特征,揭示低温冷源使电池包底部潮湿,冷却强度越大冷凝量越大,电池包内外水汽传输程度越强的规律。

关键词：动力电池包温湿耦合瞬态数值分析低温冷凝