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基于三段四次载荷控制的离心泵叶轮设计方法及试验研究

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：鲁阳平谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室

针对离心泵叶片载荷控制精度低、高效运行区间窄的难题,该文基于三段四次函数控制叶片载荷分布,提出了一种离心泵叶轮设计方法。该方法将叶片载荷沿叶轮进口到出口分为进口段、中间段和出口段,每段给定四次函数型载荷分布规律,构建基于... 详细信息

针对离心泵叶片载荷控制精度低、高效运行区间窄的难题,该文基于三段四次函数控制叶片载荷分布,提出了一种离心泵叶轮设计方法。该方法将叶片载荷沿叶轮进口到出口分为进口段、中间段和出口段,每段给定四次函数型载荷分布规律,构建基于三段四次载荷控制的叶轮设计方法。基于本文提出的设计方法,设计了一台比转速为102的离心泵,并对其能量特性和流场特性开展了数值模拟。结果表明,相比基准叶轮,优化叶轮在多工况点下的平均效率提高了5.35%,且具有宽广的高效运行区间。优化叶轮内部压力分布更加均匀,流线分布更加合理。最后,本研究加工了离心泵叶轮和泵体,搭建了流体机械综合性能试验台,试验测量结果表明离心泵最高效率为78.20%,满足设计要求。

关键词：离心泵三段四次载荷控制叶轮设计数值模拟试验研究

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圆柱发热体内圆截面液冷通道的构形优化

工程热物理学报 2024年第7期45卷 1908-1916页

作者：李云峰谢志辉陈林根冯辉君海军工程大学动力工程学院武汉430033 武汉工程大学热科学与动力工程研究所武汉430205 武汉工程大学机电工程学院武汉430205 湖北省绿色化工装备工程技术研究中心武汉430205

建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了... 详细信息

建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时,均存在最优的圆心距使得热源-热沉整体的散热性能最优,但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低;给定通道数时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

关键词：构形理论理论电子器件散热热设计广义热力学优化

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模型与数据混合驱动的IGBT寿命预测方法

航空学报 2024年第15期45卷 38-49页

作者：田贵双王少萍石健陶模北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 船舶热能动力全国重点实验室武汉430205 武汉第二船舶设计研究所武汉430205

作为航空逆变器的关键模块,绝缘栅双极晶体管(IGBT)对其安全可靠起着决定性作用。考虑到航空逆变器运行工况复杂,且IGBT是最易失效的器件之一,通过分析航空逆变器IGBT的失效机理和关键特征参数,结合物理解析模型提出一种基于长短时记忆(... 详细信息

作为航空逆变器的关键模块,绝缘栅双极晶体管(IGBT)对其安全可靠起着决定性作用。考虑到航空逆变器运行工况复杂,且IGBT是最易失效的器件之一,通过分析航空逆变器IGBT的失效机理和关键特征参数,结合物理解析模型提出一种基于长短时记忆(LSTM)网络的IGBT寿命预测方法。建立IGBT状态监测数据与结温之间的关系,并由物理解析模型得到IGBT的累积损伤,实现IGBT的实时寿命预测。最后,利用NASA PCoE中心提供的IGBT加速老化实验数据集,开展寿命预测模型的验证,结果表明LSTM网络结合累积损伤模型能够有效预测IGBT的寿命,从而有助于提高航空逆变器的可靠性,降低日常维护成本。

关键词：航空逆变器绝缘栅双极晶体管(IGBT) 长短时记忆(LSTM)网络寿命预测累积损伤

轴流泵流致振动、机械激励及驱动端激振特性试验研究

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流体机械 2024年第9期52卷 1-7,83页

作者：张文奇代路柳勇杨帅吴大转浙江大学能源工程学院杭州310027 热能动力技术重点实验室武汉430205

为了建立多种激励源特性与轴流泵机体输出振动特性之间的关联性,针对轴流泵开展了流致振动、机械激励及驱动端激振特性试验研究,通过采集不同激励源的激励特性,并与机体输出振动特征进行频谱对比分析,获得流致振动、机械激励及电机驱动... 详细信息

为了建立多种激励源特性与轴流泵机体输出振动特性之间的关联性,针对轴流泵开展了流致振动、机械激励及驱动端激振特性试验研究,通过采集不同激励源的激励特性,并与机体输出振动特征进行频谱对比分析,获得流致振动、机械激励及电机驱动端激振所贡献的振动频谱及其变化规律。结果表明,机械激励的主要诱因为转子不对中与碰摩,振动频率特征主要集中于1倍转频;流致振动的主要诱因为泵动静干涉和周期性流动现象,振动频率特征主要集中于2倍转频、叶频及其高次谐波;电机驱动端激振的诱因为高频磁通,振动频率特征为900 Hz以上的高频振动;各激振源分别贡献不同频段、不同幅值的振动,并最终形成多激振源耦合形式的振动输出;流致振动和机械激励的激振幅值对转速表现出明显的敏感性,随着转速下降而迅速下降;电机驱动端激振幅值则随着分析位置与电机的距离增大而迅速衰减。研究结果可为后续的轴流泵减振降噪优化提供理论支撑。

关键词：轴流泵流致振动机械激励驱动端激振泵振动特性

基于热管堆的超临界二氧化碳核动力系统参数设计与优化研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1069-1075页

作者：戴春辉郭斯茂宋苹赵振兴柯志武武汉第二船舶设计研究所热能动力技术重点实验室武汉430205 浙江大学核科学技术研究中心杭州310007 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

为获得超临界二氧化碳动力系统最优设计参数,本文建立了热力分析模型和主要设备模型,开展热管式反应堆为热源、简单回热架构的超临界二氧化碳发电装置系统参数性能分析和多目标参数优化设计。形成1 MW(e)输出功率的发电装置系统参数最... 详细信息

为获得超临界二氧化碳动力系统最优设计参数,本文建立了热力分析模型和主要设备模型,开展热管式反应堆为热源、简单回热架构的超临界二氧化碳发电装置系统参数性能分析和多目标参数优化设计。形成1 MW(e)输出功率的发电装置系统参数最优解集,并开展系统敏感性分析。研究结果表明提升系统参数可达到提升系统循环效率的目的,但同时也增加了设备尺寸规模,对提升紧凑性不利,各主要热力参数对系统效率和体积的敏感性相差较大。最终优化解的选择可从本文最优解集中,按可布置空间大小选取,从而获得兼顾效率和紧凑性的最优设计参数。

关键词：热管堆超临界二氧化碳系统热力参数

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旋流燃烧器的冷态试验研究

武汉水利电力大学学报 1997年第1期30卷 100-103页

作者：熊立红唐必光朱全利刘勇武汉水利热能动力工程系

通过轴向可动叶轮旋流燃烧器改造方案的冷态模拟试验，给出了冷态空气动力场的测量结果．对测量结果进行了有益的讨论。

关键词：煤粉锅炉旋流燃烧器叶轮流动参数冷态试验

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陕甘宁盐环定扬黄梯级泵站优化研究

武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：孙天野王忠静祝宝山清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室&能源与动力工程系清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室&水利水电工程系

梯级泵站担负着工农业和生活供水的重要任务，运行中消耗大量能量，因此，提高泵站效率，降低能耗，对国民经济具有重大意义。为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式，实现单级泵站的运行优化，通过分析水泵运行特性以及管路损失特... 详细信息

梯级泵站担负着工农业和生活供水的重要任务，运行中消耗大量能量，因此，提高泵站效率，降低能耗，对国民经济具有重大意义。为合理选择泵站机组在不同工况下的组合方式，实现单级泵站的运行优化，通过分析水泵运行特性以及管路损失特性，建立泵站能耗优化数学模型。采用动态规划法，以泵站运行总能耗最低作为目标函数，确定约束条件和递推方程，运用MATLAB动态规划程序对模型求解，能够计算出最优的开机组合。以陕甘宁盐环定扬黄梯级泵站为研究对象，计算结果表明: 采用动态规划法，利用计算机语言，可以快速并准确地在满足条件下所有的水泵开机组合型式中寻找出最优的开机组合，实现泵站的能耗减少，提高泵站的运行效率。建立的模型具有较强的实用性和通用性，可以为泵站的运行提供最优决策，对提高泵站的经济效益具有一定指导意义和应用价值。

关键词：盐环定梯级泵站动态规划能耗最优

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有机标准废水样的研制

武汉水利电力大学学报 1995年第5期28卷 566-571页

作者：郭银松刘慧龙武汉水利电力大学热能动力工程系

阐述标准参考物质在环境监测中的重要作用．介绍有机标准废水样（采集的环境水样及模拟合成水样）的制备、均匀性检查、定值和稳定性考察的主要步骤．并通过对其稳定性考察，确定有效期，判断其作为环境有机废水标样（主要控制ＢＯＤ５... 详细信息

阐述标准参考物质在环境监测中的重要作用．介绍有机标准废水样（采集的环境水样及模拟合成水样）的制备、均匀性检查、定值和稳定性考察的主要步骤．并通过对其稳定性考察，确定有效期，判断其作为环境有机废水标样（主要控制ＢＯＤ５，ＣＯＤｃｒ指标）用于保证环境监测质量的可行性．

关键词：有机废水标准水样监测质量

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汕头电厂炉膛压力控制系统分析

武汉大学学报(工学版) 1995年第6期28卷 647-651页

作者：肖大雏盛赛斌武汉水利电力大学热能动力工程系

针对美国西屋电气公司（ＷＥＳＴＩＮＧＨＯＵＳＥＥＬＥＣＴＲＩＣＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）为我国华能国际电力开发公司广东汕头电厂２×３００ＭＷ汽轮发电机组设计的炉膛压力控制系统，在亚临界锅炉炉膛压力控制系统的设计上，详细... 详细信息

针对美国西屋电气公司（ＷＥＳＴＩＮＧＨＯＵＳＥＥＬＥＣＴＲＩＣＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ）为我国华能国际电力开发公司广东汕头电厂２×３００ＭＷ汽轮发电机组设计的炉膛压力控制系统，在亚临界锅炉炉膛压力控制系统的设计上，详细分析了国外引进型机组的控制方案与国内传统方案相比在锅炉防内爆以及其它保护功能上的优势．

关键词：锅炉压力超驰调节