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入射角对超声速平板气膜冷却的影响

汽轮机技术 2023年第1期65卷 1-5,56页

作者：李俊张华良高阿飞尹钊李文徐玉杰陈海生中科南京未来能源系统研究院南京211135 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

超声速平板气膜冷却伴随着复杂的涡系结构和激波干扰等流动特征,它们对气膜冷却效率产生重要影响。运用数值模拟的方法对不同入射角下的超声速平板气膜冷却进行分析,结果表明:随着入射角和吹风比增加,冷却孔内涡强度减弱,因气膜冷却层... 详细信息

超声速平板气膜冷却伴随着复杂的涡系结构和激波干扰等流动特征,它们对气膜冷却效率产生重要影响。运用数值模拟的方法对不同入射角下的超声速平板气膜冷却进行分析,结果表明:随着入射角和吹风比增加,冷却孔内涡强度减弱,因气膜冷却层产生的斜激波位置前移,强度增加,总压损失增加。随着入射角增大,主流与冷气剪切所产生的涡量成为肾型涡发展的主导因素,并且冷气沿流向耗散速度随着肾型涡强度的增加而加快。不同入射角展现出不同的气膜冷却现象及效率,气膜冷却层可有效抑制激波对壁面气流的加热。

关键词：气膜冷却超声速激波入射角肾型涡

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完全氧化DZ125的双向反射特性实验研究

光谱学与光谱分析 2023年第1期43卷 230-238页

作者：叶志鹏赵树男李勋锋淮秀兰中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 中科南京未来能源系统研究院江苏南京211135 空调设备及系统运行节能国家重点实验室珠海格力电器股份有限公司广东珠海519070

作为燃气轮机的核心部件,涡轮叶片长期在上千度的高温下工作,为了保证叶片安全可靠地运行,需要对其温度进行实时的监测。辐射测温是目前涡轮叶片非接触式测温的主流方法,其测温精度与叶片材料反射特性关系密切,如何预测不同方向反射能... 详细信息

作为燃气轮机的核心部件,涡轮叶片长期在上千度的高温下工作,为了保证叶片安全可靠地运行,需要对其温度进行实时的监测。辐射测温是目前涡轮叶片非接触式测温的主流方法,其测温精度与叶片材料反射特性关系密切,如何预测不同方向反射能量的大小,减小反射辐射对测温结果的影响是目前研究的难点。为了预测叶片反射能量大小,提高辐射测温的准确性,对涡轮叶片常见材料——完全氧化DZ125的双向反射分布函数(BRDF)进行研究。采用对比法作为实验测量的方法,先分析了BRDF对比法测量原理及数据处理方法,之后自主搭建了试验台,在温度分别为25,900和1100℃,波长分别为1060,1550和1908 nm的条件下,控制入射天顶角及反射天顶角在0°~60°范围变化,方位角在0°~180°范围变化,测量计算出了多组BRDF值,分析了各种因素对完全氧化DZ125的BRDF的影响。最后采用Modified Phong模型对BRDF测量值进行了拟合,并与实验测量结果进行了对比,得到了较好的结果。研究结果表明,温度、波长对完全氧化DZ125的BRDF影响较小,在涡轮叶片工作的温度范围变化不大,辐射波长变化不大时,可忽略二者对BRDF的影响。而入射天顶角、反射天顶角与方位角对BRDF的影响很大,入射天顶角与反射天顶角大小越相近,方位角越接近180°,测量探头所处位置与镜面反射方向就越接近,试样的镜面反射特性就越显著,BRDF就越大;反之,当探头远离镜面反射方向,漫反射占据主导,BRDF将呈现快速的衰减。实验结果显示完全氧化DZ125具有很强的镜面反射特性。Modified Phong模型拟合得到的结果,能够较好地反映出完全氧化DZ125的双向反射特性。这一模型简单可靠,适用于后期采用蒙特卡罗方法进行数值模拟研究,以预测完全氧化DZ125材料的反射能量分布,为后续开展涡轮叶片辐射测温的研究提供理论基础。

关键词：完全氧化DZ125 对比法双向反射分布函数 Modified Phong模型

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发电用透平控制系统研究进展

汽轮机技术 2022年第3期64卷 161-166,232页

作者：陈辉盛勇李文陈海生朱阳历中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 毕节高新技术产业开发区国家大规模物理储能技术研发中心毕节551712 中科南京未来能源系统研究院南京211135

透平控制系统作为发电用透平机组重要组成部分,极大程度决定了透平发电机组工作性能,影响了发电系统安全性、稳定性及经济性。研究透平控制系统能够提高电网运行质量,具有较大研究价值。主要分析了蒸汽透平(汽轮机)、燃气透平(燃气轮机... 详细信息

透平控制系统作为发电用透平机组重要组成部分,极大程度决定了透平发电机组工作性能,影响了发电系统安全性、稳定性及经济性。研究透平控制系统能够提高电网运行质量,具有较大研究价值。主要分析了蒸汽透平(汽轮机)、燃气透平(燃气轮机)及空气透平(透平膨胀机)的控制系统原理、发展历程及研究现状,总结了目前智能控制在透平控制系统中的应用并分析各方法的优缺点。未来透平控制系统将向网络化、综合控制、主动控制、容错控制和智能控制方向迈进。

关键词：透平控制系统汽轮机燃气轮机透平膨胀机智能控制

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筒式压缩空气弹射系统内弹道性能研究

兵器装备工程学报 2022年第1期43卷 79-85页

作者：刘南宏张新敬徐玉杰郭欢冯璐陈海生中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 华北电力大学河北保定071003 毕节高新技术产业开发区国家能源大规模物理储能技术研发中心贵州毕节551712 中科院工程热物理研究所南京未来能源系统研究院南京211135

压缩空气弹射可为无人机、导弹或火箭的发射提供驱动力,增加其初速度或载荷。以筒式压缩空气弹射系统为研究对象,开展了弹射系统内弹道性能的仿真与实验研究。针对参数选取,建立了系统热力学模型,进行动力学分析,完成了方案设计,搭建了... 详细信息

压缩空气弹射可为无人机、导弹或火箭的发射提供驱动力,增加其初速度或载荷。以筒式压缩空气弹射系统为研究对象,开展了弹射系统内弹道性能的仿真与实验研究。针对参数选取,建立了系统热力学模型,进行动力学分析,完成了方案设计,搭建了弹射实验台,对不同质量的弹射体开展实验研究。建立了内弹道动态仿真模型,验证了模型的有效性,研究了弹射体加速度等性能参数与气体压力等变量之间的影响规律。研究结果可为压缩空气弹射工程样机的研制提供参考。

关键词：压缩空气弹射参数设计内弹道动态仿真

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汽轮机轴封加热器换热性能计算

发电技术 2023年第6期44卷 817-823页

作者：梁岩芳彭姝璇崔永军罗建超何垚年白林超付经伦中科南京未来能源系统研究院江苏省南京市210000 南京师范大学能源与机械工程学院江苏省南京市210023 华能北京热电有限责任公司北京市朝阳区100023 中国科学院工程热物理研究所北京市海淀区100190 中国科学院大学北京市海淀区100000

轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置,对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下,通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法,并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证,误差在0.4... 详细信息

轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置,对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下,通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法,并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证,误差在0.4%以内,表明所提出的计算方法可靠性较高。以华能北京热电有限责任公司联合循环汽轮机组实际应用为例,使用该计算方法计算进口参数改变时的壳程出口液相、气相流量并建立进口参数波动与加热器换热参数间的关联模型,验证了该方法的有效性。

关键词：汽轮机轴封加热器进口参数迭代计算关联模型

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压缩空气弹射系统实验与仿真

储能科学与技术 2023年第6期12卷 1831-1839页

作者：刘夏张新敬李笑宇徐玉杰徐谦陈海生江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江 212013 中国科学院工程热物理研究所北京 100190 中国科学院工程热物理研究所北京 100190 中国科学院大学北京 100049 中科院工程热物理研究所南京未来能源系统研究院江苏南京 211135 中国科学院轻型动力创新研究院北京 100190 中国科学院工程热物理研究所北京 100190 中国科学院大学北京 100049 江苏大学能源研究院江苏镇江 212013

弹射起飞能够有效降低无人机起飞阶段的能量消耗,增加有效载荷,提升巡航里程.本研究以固定翼无人机压缩空气弹射系统为研究对象,开展实验与仿真研究.基于MATLAB总体热力学设计,本工作成功研制了压缩空气弹射器样机,开展了详细的实验测试... 详细信息

弹射起飞能够有效降低无人机起飞阶段的能量消耗,增加有效载荷,提升巡航里程.本研究以固定翼无人机压缩空气弹射系统为研究对象,开展实验与仿真研究.基于MATLAB总体热力学设计,本工作成功研制了压缩空气弹射器样机,开展了详细的实验测试;并进一步建立动态仿真模型,把握其气动作用过程.本研究获得了无人机弹射过程中的压力变化及速度、加速度以及位移等运动参数随时间的变化曲线,详细分析了弹射过程中压缩空气的流动规律及其对活塞的作用过程,并分析了不同工作压力对弹射器性能的影响.本研究详细分析了弹射器的具体工作过程与弹射性能,实验测试结果表明:最终搭建的弹射器样机可实现50 kg无人机以25.11 m/s的速度弹射起飞;并通过仿真研究获得了其气动作用机理.

关键词：压缩空气弹射弹射器样机研制实验测试动态仿真

来源：博看期刊评论

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燃气轮机气路与传感器耦合故障诊断模型研究

中国机械工程 2021年第24期32卷 2960-2966,2974页

作者：闫丽萍张华良董学智陈海生谭春青中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中科院工程热物理研究所南京未来能源系统研究院南京211135

燃气轮机传感器如在运行期间发生故障,产生的测量偏差会严重影响气路诊断结果的准确性.针对以上问题,提出一种燃气轮机气路与传感器耦合故障诊断模型,该模型采用工况变化引起的测量变化量替代常规的测量量,以减少传感器偏置故障的干扰.... 详细信息

燃气轮机传感器如在运行期间发生故障,产生的测量偏差会严重影响气路诊断结果的准确性.针对以上问题,提出一种燃气轮机气路与传感器耦合故障诊断模型,该模型采用工况变化引起的测量变化量替代常规的测量量,以减少传感器偏置故障的干扰.在此基础上,应用无迹卡尔曼滤波器跟踪测量变化量与不同工况引起的非线性模型预测变化量之间的残差估计气路健康参数,并以此更新传感器诊断系统中各个滤波器,根据滤波器的残差序列加权平方和进行传感器故障隔离.最后,对某典型三轴式燃气轮机进行仿真实例研究,结果表明该模型可减少气路故障与传感器故障的耦合效应,实现气路与传感器故障的准确诊断.

关键词：多工况气路诊断系统传感器故障耦合故障无迹卡尔曼滤波器

来源：评论

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我国储能政策分析与建议

储能科学与技术 2021年第4期10卷 1463-1473页

作者：刘英军刘亚奇张华良徐玉杰陈海生工业和信息化部产业发展促进中心北京100846 中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中科院工程热物理研究所南京未来能源系统研究院江苏南京211135 中国科学院清洁能源创新研究院辽宁大连116023

为发展可再生能源和完善优化现有电力系统,提高整体能源利用效率,世界主要国家均出台支持储能大规模发展的政策措施。尽管我国储能产业发展迅速,但仍处于从政策层面向行动计划过渡的时期。本文简要介绍了储能在全球绿色能源革命中发挥... 详细信息

为发展可再生能源和完善优化现有电力系统,提高整体能源利用效率,世界主要国家均出台支持储能大规模发展的政策措施。尽管我国储能产业发展迅速,但仍处于从政策层面向行动计划过渡的时期。本文简要介绍了储能在全球绿色能源革命中发挥的重要作用以及全球储能产业的发展现状,从储能产业发展规划、储能应用在电力市场中的激励政策、可再生能源、清洁能源发展政策和新能源汽车类政策等方面,对我国国家层面的储能政策进行了梳理;然后从“十三五”时期能源规划类、调峰辅助市场运营规则类、地方补贴政策、储能协同可再生能源政策以及峰谷电价政策等方面,对我国地方政策进行了分析;并对国家电网和南方电网两个企业近年储能政策方向的转变进行了研究,最后分析了我国储能政策目前存在的主要问题,提出了促进我国储能发展的政策建议。

关键词：储能产业储能政策电力市场政策分析

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双悬臂轴系结构通过临界转速时振动实验研究

储能科学与技术 2021年第5期10卷 1536-1543页

作者：胡东旭王欣然李文戴兴建王星侯虎灿陈海生左志涛中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 中科南京未来能源系统研究院南京江宁211135 毕节高新技术产业开发区国家能源大规模物理储能技术研发中心贵州毕节551712

膨胀机和压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的关键部件。为满足其变工况、低功耗等要求,中小型机组多采用双悬臂轴系结构,但双悬臂结构振动情况复杂,振动问题直接影响其运行稳定和运行安全,而当前对其研究还不够充分,基于此开展了针对双... 详细信息

膨胀机和压缩机是压缩空气储能(CAES)系统的关键部件。为满足其变工况、低功耗等要求,中小型机组多采用双悬臂轴系结构,但双悬臂结构振动情况复杂,振动问题直接影响其运行稳定和运行安全,而当前对其研究还不够充分,基于此开展了针对双悬臂轴系结构振动特性的实验研究。重点分析了双悬臂轴系中高速轴的振动幅值曲线、振动频谱、伯德图和振动能量分布频谱图等,确定了该转子的临界转速,并探究了通过临界转速时升速连续性、升速时间等对其振幅的影响。结果表明,本研究双悬臂实验件高速轴临界转速约为14200 r/min,临界转速前共振区域约为临界转速(14200 r/min)的15%,临界转速后共振区域约为临界转速9%。接近临界转速时其他倍频增长幅度均在2μm以下,不及一倍频增长幅度的5%。升速过程连续性对通过临界转速时的振幅有一定影响:尽管“阶梯型”升速方案通过临界转速时的升速率更快,但是由于其在临界转速附近有停留,造成了振动能量累计,因此使振动峰值增加。通过临界转速时,振动峰值会随着提速时间的延长而近似线性增加,当提速时间从20 s延长到60 s时,振幅提升了约20%。

关键词：双悬臂临界转速振动实验