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某小型燃气轮机功率控制策略设计

中国电机工程学报 2024年

作者：许胜鲍其雷李雷李静张孟然新奥能源动力科技(上海)有限公司

燃气轮机是多系统耦合的复杂系统，具有非线性、时变性、不确定性等特点，对控制系统的设计具有较高要求。作为关键控制功能之一，功率控制贯穿于燃气轮机的带载过程，为机组负荷调节和稳定运行奠定基础，因此，设计可靠的功率控制策略... 详细信息

燃气轮机是多系统耦合的复杂系统，具有非线性、时变性、不确定性等特点，对控制系统的设计具有较高要求。作为关键控制功能之一，功率控制贯穿于燃气轮机的带载过程，为机组负荷调节和稳定运行奠定基础，因此，设计可靠的功率控制策略具有重要意义。针对某小型燃气轮机带载阶段的功率控制策抗扰动能力较弱等不足，提出基于开环与闭环控制相结合的功率控制策略，分别设计开环和闭环控制器，并基于滞环控制的状态切换策略实现开、闭环控制器灵活切换，有效提高机组带载机动能力和带载过程稳定性。通过在该机组进行测试，验证了策略的可行性和有效性，可有效增强控制系统抗扰动能力，该策略已投入实际工程项目应用。

关键词：燃气轮机功率控制开环闭环滞环控制策略设计

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基于概率热力图的钣金件抓取点生成与评估

计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2306-2318页

作者：黄洪鑫王欣陈立张执南上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 廷柏(扬州)智能科技有限公司江苏扬州225200

为快速确定钣金件抓取位置,提高抓取自动化程度,提出一种基于概率热力图的钣金件抓取点生成方法。基于钣金件与端拾器投影计算单因素概率热力图,评估钣金件与端拾器重叠程度、钣金件几何中心位置、钣金件表面起伏程度;融合各单因素概率... 详细信息

为快速确定钣金件抓取位置,提高抓取自动化程度,提出一种基于概率热力图的钣金件抓取点生成方法。基于钣金件与端拾器投影计算单因素概率热力图,评估钣金件与端拾器重叠程度、钣金件几何中心位置、钣金件表面起伏程度;融合各单因素概率热力图对概率热力图进行随机网格划分,并以数值最高处作为抓取位置;最后通过有限元仿真验证抓取点有效性。结果表明,所提抓取点生成与评估方法可以适应不同抓取工况,单次概率热力图计算及抓取点生成需1.58 s。Q345b钣金件被抓取最大形变为7.993 mm,最大等效应力为158.42 MPa,小于钣金件材料屈服强度。

关键词：钣金件概率热力图抓取点生成有限元分析

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强迫振动下垂直管道固液两相流数值模拟研究

力学学报 2024年第3期56卷 586-596页

作者：万初一范祖相周岱韩兆龙朱宏博包艳上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海齐耀动力技术有限公司上海200240

粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫... 详细信息

粗颗粒固液两相流的管道输运适用于深海采矿工程.扬矿管道在流致振动作用下的内部固液两相流的输运机理尚未被完全探究.因此,采用计算流体动力学(CFD)与离散元(DEM)耦合的方法,分析不同粒径、不同振动频率与振幅和不同浓度工况下在强迫振动管道中的粗颗粒动力学特性以及管内流场变化特性.其中,将管道的振动简化为一维径向振动,将实际工况中的柔性管道假定为刚体管道.研究表明,在管道振动过程中,大颗粒相比小颗粒的惯性更大,而流体也需要更大的速度产生更大的曳力推动大颗粒,导致更大的轴向流场速度以及更大的轴向颗粒速度.随着粒径增大,大颗粒对流场的扰动更大,导致流体与壁面间的作用力更大;并且大颗粒与壁面间的碰撞和摩擦作用力更大,因此壁面剪应力增大.同时,大颗粒与流体间摩擦损耗的能量也更大.因此管道需要更大的能量将其输运,导致振动管道内的压降增加.增大管道振动频率与振幅会导致颗粒在截面上的分布更加分散,同时对流场扰动更大,然而对轴向流场速度的影响相对较小.增大进料浓度使颗粒间、颗粒与流场间的作用更加频繁,导致颗粒分布发生变化,并导致更大的轴向流场速度和湍动能.

关键词：深海采矿 CFD-DEM 固液两相流管道输运强迫振动

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电催化分解液氨阳极材料的研究

化工学报 2024年第5期75卷 1843-1854页

作者：裴欣哲孙朱行林钰翔张朝阳钱勇吕兴才上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 隆基绿能科技有限公司中央研究院陕西西安710100

氨是一种具有高储氢密度的化学储氢材料,通过氨氢转换可以实现能源的高效利用。氨分解产氢是氨氢转换过程的重要一环,在氨分解的途径中电催化直接分解液氨理论上具有最低能耗,若能有效降低液氨直接电解阳极的过电位,电催化分解液氨在氢... 详细信息

氨是一种具有高储氢密度的化学储氢材料,通过氨氢转换可以实现能源的高效利用。氨分解产氢是氨氢转换过程的重要一环,在氨分解的途径中电催化直接分解液氨理论上具有最低能耗,若能有效降低液氨直接电解阳极的过电位,电催化分解液氨在氢经济中将具有广阔的前景。依次使用铜、钴、铁、钼、钒、钛、碳纸和304不锈钢作为液氨电解过程阳极材料进行线性扫描伏安测试、循环伏安测试、电化学阻抗谱测试和计时电位测试,以研究这些材料在2.0 mol/L NH4Cl的液氨溶液中的电催化活性和在高电流密度下的耐腐蚀性能。结果表明:钛作为液氨电解过程的阳极电催化活性很差;铜、钴和铁虽具有优异的电催化活性,但在正向电位下会发生严重腐蚀;304不锈钢虽具有优异的电催化活性,但在高电流密度下稳定性一般;碳纸电催化活性较差,但高电流密度下具有良好的稳定性,且活性表面积较大,适合作为液氨电解阳极催化剂基底材料;钼和钒电催化活性优于碳纸,在高电流密度下腐蚀率较低,可以作为液氨电解阳极材料。

关键词：电催化氨氧化电解液氨电化学腐蚀化学储氢

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介入微泡群强化过冷池沸腾换热机理研究

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1514-1524页

作者：罗鹏佟薇吴刚刘军赵玉刚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与传热重点实验室上海200093 深圳市英维克科技股份有限公司深圳518129

实验研究了介入微泡群对水的过冷池沸腾传热的影响。用微孔径泡沫钛制成气泡发生器来生成大量的微气泡冲刷加热表面以强化换热,这是首次利用外加微泡群强化过冷池沸腾换热的机理研究。通过气泡行为的可视化,发现微泡群通过气-液相变潜... 详细信息

实验研究了介入微泡群对水的过冷池沸腾传热的影响。用微孔径泡沫钛制成气泡发生器来生成大量的微气泡冲刷加热表面以强化换热,这是首次利用外加微泡群强化过冷池沸腾换热的机理研究。通过气泡行为的可视化,发现微泡群通过气-液相变潜热传热、冲刷加热表面上存留的气泡/气膜及扰动作用来强化过冷池沸腾换热。结果表明,介入微泡群能够提高传热系数,降低初期换热温差。加热表面大倾斜角时,微泡群在高过冷度、低热流密度区域时强化换热效果最好。

关键词：强化传热相变换热微泡群池沸腾过冷

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新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机特性实验研究

制冷学报 2024年第2期45卷 68-73页

作者：杨侨明王高峰赵兆瑞广东佛燃科技有限公司佛山528010 上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

为促进氢燃料电池的发展,设计了一种新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机,在隔膜压缩机上膜头内部设置多个贯穿式的第一冷却流道,其与进气管和排气管在平面内相互垂直布置,进气管和排气管位于第一冷却流道之间,其中第一冷却流道包括多个冷却管... 详细信息

为促进氢燃料电池的发展,设计了一种新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机,在隔膜压缩机上膜头内部设置多个贯穿式的第一冷却流道,其与进气管和排气管在平面内相互垂直布置,进气管和排气管位于第一冷却流道之间,其中第一冷却流道包括多个冷却管路,冷却管路之间呈“米”字型排布;在下膜头靠近油腔侧的端部设置第二冷却流道,其冷却管路布置与第一冷却管路类似,从而使得隔膜压缩机膜头内部可以得到充分冷却。通过搭建的新型膜头环绕式冷却隔膜压缩机实验台,对其性能进行测试,分析了压比、进气温度对其性能的影响以及环绕式冷却管路的冷却效果随冷却介质温度的变化规律。测试结果表明:隔膜压缩机的等熵效率和容积效率会随压比的增大而降低,等熵效率和容积效率最高可达65%和64%;在压比一定的工况下,排气温度随进气温度的增大而升高,且在进气温度相近的情况下,压比越大排气温度越高;环绕式冷却管路的冷却效果在压比大的工况下更显著,最高可降低184.5℃。

关键词：加氢站隔膜压缩机膜头环绕式冷却压比

双金属电催化CO_(2)还原催化剂的合成、表征和机理研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 367-387页

作者：廖银丽黄恒波邹如玉沈淑玲刘心娟唐志红上海理工大学材料与化学学院上海200093 上海圣升化工科技有限公司上海200082

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)是一种将CO_(2)转化为有价值的化学品的有效方法。然而,CO_(2)的转化是一个复杂的过程,涉及2、4、6、8和12等多电子转移步骤。因此,开发高效的催化剂以精确控制CO_(2)转化过程中的电子转移数目具有重... 详细信息

电催化二氧化碳还原反应(CO_(2)RR)是一种将CO_(2)转化为有价值的化学品的有效方法。然而,CO_(2)的转化是一个复杂的过程,涉及2、4、6、8和12等多电子转移步骤。因此,开发高效的催化剂以精确控制CO_(2)转化过程中的电子转移数目具有重要意义。单金属催化剂存在活性位点单一、反应动力学慢、产物选择性低和稳定性不足等缺点。双金属催化剂因其独特的结构和优异的性能而受到广泛关注。通过引入次金属,可以改变催化剂的电子结构,促进新的活性位点的形成,从而优化中间体与活性位点之间的相互作用。因此,本文综述了以炭材料为基底的单原子双金属催化剂和合金、异质结构等非原子级的双金属催化剂以及它们的制备方法、结构表征和催化产物,归纳双金属催化剂的催化机理。最后,提出CO_(2)RR中遇到的挑战并对今后的发展进行展望。

关键词： CO_(2)还原反应双金属催化剂协同效应电催化剂

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全固态硫化物锂电池中三元正极及其界面研究

化工学报 2024年

作者：郭邦军贾理男张希上海屹锂新能源科技有限公司上海交通大学机械与动力工程学院

采用硫化物电解质的全固态锂电池被视作解决传统液态锂电池安全问题与能量密度提升的最有效方案。正极材料作为锂电池的主要组成部分之一，很大程度上决定着全固态锂电池的基本性能。NCM三元体系正极材料因具备能量密度较高和成本较低... 详细信息

采用硫化物电解质的全固态锂电池被视作解决传统液态锂电池安全问题与能量密度提升的最有效方案。正极材料作为锂电池的主要组成部分之一，很大程度上决定着全固态锂电池的基本性能。NCM三元体系正极材料因具备能量密度较高和成本较低的优点，以及与硫化物电解质的可兼容性而受到广泛关注。然而，NCM三元材料存在安全性低、循环稳定性差等缺点，与硫化物电解质接触界面仍存在许多问题亟待解决。因此，分析和研究NCM三元正极材料的结构组成和界面优化，对于提高全固态锂电池稳定性和安全性具有重要的意义。本研究聚焦于当前主流三元正极材料以及与硫化物固态电解质界面问题的匹配性研究，阐述了三元正极材料在全固态锂电池应用中所面临的挑战、解决策略和发展机遇，并对NCM三元正极的进一步发展和应用提出了展望。

关键词：全固态锂离子电池 NCM三元正极硫化物电解质正极/电解质界面

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空间可展薄膜阵列天线构型设计与验证

机械工程学报 2024年第3期60卷 11-19页

作者：谢超张恩杰严飙高峰杨金平房光强王治易上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108 中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室上海201108

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构... 详细信息

面向空间天线大型化、轻量化需求,设计了杆膜一体卷曲展开薄膜阵列天线可展结构,实现了我国首个薄膜阵列天线在轨验证。首先,采用瑞利-里兹法建立了考虑张力作用的薄膜天线一阶弯、扭、摆振动频率近似解析模型,推导了薄膜天线框架结构的一阶扭转振动频率近似解,指导了薄膜天线结构动力学特性的快速分析与参数设计,相比于非线性有限元法,具有高效便捷的特点。其次,研究了薄膜天线主梁截面半径、框架长宽比、张力大小等特性参数对天线振动频率的影响,给出了结构参数的优选范围,通过仿真和试验方法验证了参数设计的合理性。最后,介绍了薄膜天线在轨展开验证情况,试验表明在卫星姿态机动扰动下天线结构保持稳定,验证了结构设计的可行性。

关键词：空间天线可展开薄膜阵列天线构型设计在轨验证