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基于CPFD方法的生物质燃气旋风分离陶瓷膜一体化除尘器仿真

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动力工程学报 2024年第2期44卷 203-212页

作者：孙瑞豪王啸远朱跃钊汪若凡南京工业大学机械与动力工程学院南京211816 南京工业大学能源科学与工程学院南京211816 南京联能环境科技有限公司南京210009

为缩短高温燃气除尘工艺,提高除尘效率,提出了一种耦合复合陶瓷膜组的一体化旋风除尘器。在温度为573 K的条件下对陶瓷膜的流动阻力进行了实验研究,考察了流量和压力对单个陶瓷膜过膜压降的影响,得到过膜压降与流速之间的关系式,基于计... 详细信息

为缩短高温燃气除尘工艺,提高除尘效率,提出了一种耦合复合陶瓷膜组的一体化旋风除尘器。在温度为573 K的条件下对陶瓷膜的流动阻力进行了实验研究,考察了流量和压力对单个陶瓷膜过膜压降的影响,得到过膜压降与流速之间的关系式,基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法模拟了除尘器内部的气固两相流动特性,探讨了生物质燃气除尘过程中内部颗粒的分布规律、速度和停留时间,探究了复合陶瓷膜组对除尘器压降和效率的影响。结果表明:在入口温度为573 K、压力为111325 Pa、进口气体积流量为7909 m^(3)/h的条件下,较之无陶瓷膜组的除尘器,一体化除尘器内部粉尘颗粒的停留时间更长,其对粉尘颗粒捕集效率更高,颗粒聚集性能更好,除尘效率从91.2%提升至99.7%,然而总体压降增大了78 Pa。

关键词：生物质燃气旋风分离器 CPFD 陶瓷膜除尘除尘效率

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可再生能源多能互补系统两阶段容量优化配置

南京工业大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 198-204,234页

作者：许龙杨谋存王薪贺姜琴张志毅朱跃钊南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211800

随着“双碳”政策的持续推进,可再生能源多能互补系统成为能源领域的研究热点。为解决系统容量配置问题,以动态投资回收期、CO_(2)排放量和可再生能源消纳率为优化评价指标,构建了以综合性能为主、投资成本为辅的优化目标函数;提出了一... 详细信息

随着“双碳”政策的持续推进,可再生能源多能互补系统成为能源领域的研究热点。为解决系统容量配置问题,以动态投资回收期、CO_(2)排放量和可再生能源消纳率为优化评价指标,构建了以综合性能为主、投资成本为辅的优化目标函数;提出了一种基于正交设计优选和智能算法寻优的两阶段容量优化配置方法,并以南京地区某办公楼为研究对象进行算例分析。结果表明:与最大矩形法和正交实验法相比,两阶段容量优化配置方法可以有效提高系统的综合性能,验证了该方法的优越性;通过合理配置储能装置的容量,可以平抑设备出力不稳定带来的影响,优化系统性能。此外,不同优化参数方案的对比结果表明,本文所用参数设置可为相关研究提供参考。

关键词：可再生能源多能互补评价指标两阶段优化容量配置

铝合金电池端板低压铸造工艺参数的设计与优化

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铸造 2024年第3期73卷 419-423页

作者：陈非凡苏小平南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211816

以某新能源汽车铝合金电池端板为研究对象,基于正交试验设计以及信噪比分析法探究低压铸造过程中金属液的浇注温度、模具预热温度以及充型时间3个工艺参数对铸件成型质量的影响,以缩松缩孔体积值、凝固时间和二次枝晶间距大小为评价指标... 详细信息

以某新能源汽车铝合金电池端板为研究对象,基于正交试验设计以及信噪比分析法探究低压铸造过程中金属液的浇注温度、模具预热温度以及充型时间3个工艺参数对铸件成型质量的影响,以缩松缩孔体积值、凝固时间和二次枝晶间距大小为评价指标,探究出一套标准化的工艺设计参数,为新能源汽车铝合金电池端板低压铸造成型工艺研究与实际生产提供重要参考。研究结果显示:浇注温度690℃,模具预热温度330℃,充型时间8 s时铸件无缩松缩孔缺陷,二次枝晶间距最小,凝固时间最短。

关键词：电池端板低压铸造正交试验信噪比工艺优化

悬浮叶轮对旋涡泵内流特性及轴向力的影响研究

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机械工程学报 2024年第14期60卷 378-386页

作者：李倩倩汤德利葛检陆怡别锋锋朱晓渠常州大学机械与轨道交通学院常州213164 江苏省能源动力高端装备工程研究中心常州213164 中石化宁波工程有限公司宁波315100

设计三种进出口轴向间隙厚度不同的旋涡泵模型(C1J3、C1J1和C3J1),采用SST k-ω湍流模型对悬浮叶轮式旋涡泵内部流动进行数值模拟,计算叶轮悬浮在不同轴向位置时旋涡泵的外特性和全三维流场,探讨旋涡泵各部件的压力分布特点和质量交换机... 详细信息

设计三种进出口轴向间隙厚度不同的旋涡泵模型(C1J3、C1J1和C3J1),采用SST k-ω湍流模型对悬浮叶轮式旋涡泵内部流动进行数值模拟,计算叶轮悬浮在不同轴向位置时旋涡泵的外特性和全三维流场,探讨旋涡泵各部件的压力分布特点和质量交换机理,并进一步揭示悬浮叶轮所受轴向力的变化规律。结果表明,三个模型中泵壳流道和轴向间隙内的压力增长模式一致,均从流动发展区逐渐过渡到流动发展加速区再进入阻隔面区域。流动发展区内流体流动尚不稳定,发展加速区内叶轮和泵壳流道内流体的交换流动稳定而充分,而阻隔面区内压力剧烈变化以阻止液体泄漏。与轴向间隙厚度相同的泵模型C1J1相比,模型C1J3和C3J1的扬程和水力效率较低,且受叶轮偏离影响,叶轮和泵壳流道内流体的能量交换强度相对较弱,各部件内监测点的压力增速也较为缓慢。此外,叶轮所受轴向力与叶轮悬浮位置有关,且有偏向轴向间隙厚度较大方向的趋势。

关键词：悬浮叶轮式旋涡泵内流特性能量交换轴向力间隙厚度

应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学建模及解耦方法研究

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中国机械工程 2024年

作者：唐浩谭建军李浩朱才朝叶伟孙章栋重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室湖北汽车工业学院机械工程学院重庆望江工业有限公司江苏分公司

在行星轮系动力学建模中，常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响，然而虽然前者仿真精度高但计算成本大，后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性，仿真精度有限。为此，以2MW级风电齿轮... 详细信息

在行星轮系动力学建模中，常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响，然而虽然前者仿真精度高但计算成本大，后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性，仿真精度有限。为此，以2MW级风电齿轮箱为研究对象，首先建立滑动轴承时变线性刚度-阻尼模型，提出计入轴颈-轴套时变偏心量的滑动轴承附加偏心修正力计算方法，然后利用行星架销轴-行星轮变形协调关系，将时变线性刚度-阻尼模型与附加偏心修正力进行耦合，最后建立应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学模型，对比了工况和轴承参数对模型计算精度与系统动态响应的影响，并通过试验验证。研究结果表明，齿轮副动态啮合力波动会使滑动轴承刚度-阻尼系数和附加偏心修正力产生周期性变化；在稳定和瞬态工况下，提出的模型可以很好地预测系统响应，尤其是行星轮振动响应；减少滑动轴承宽径比与间隙、增大输入转矩可以改善系统均载性能。

关键词：风电齿轮箱行星轮系滑动轴承动力学

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考虑不同约束区间的风电场布局分级优化

空气动力学学报 2024年第5期42卷 110-117页

作者：印四华杨碧霞朱成就张明康柳柏杨汪泉广东海洋大学机械与能源工程学院阳江529500 广东中科启航技术有限公司佛山528225 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院佛山528225 湖北工业大学机械工程学院武汉430068

为了提高风电场布局优化中尾流模型预测精度,以便能够较好预测风机安装台数和最大限度降低度电成本,本文基于改进三维尾流模型,考虑风力机处于不同约束区间,采用分级优化策略对2 km×2 km风电场进行精确布局优化。首先,利用网格法对风... 详细信息

为了提高风电场布局优化中尾流模型预测精度,以便能够较好预测风机安装台数和最大限度降低度电成本,本文基于改进三维尾流模型,考虑风力机处于不同约束区间,采用分级优化策略对2 km×2 km风电场进行精确布局优化。首先,利用网格法对风电场进行第一阶优化;其次,考虑不同约束区间,采用坐标法对第一级优化结果进行第二阶优化。研究表明:与Jensen尾流模型相比,改进后的三维尾流模型可以更合理地优化风电场布局;考虑收敛速度及度电成本,当约束区域为l_(imit)=150、200 m时,第二阶算法迭代速度较快,优化后其度电成本为0.8498/W,相比第一阶优化结果,降低了3.33%。

关键词：风电场布局约束区间改进尾流模型分级优化度电成本风机

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R290整体式新风空调器制冷工况下泄漏安全的模拟与实验研究

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北京工业大学学报 2024年 1-9页

作者：吴国强马国远许树学刘帅领高磊北京工业大学机械与能源工程学院

泄漏安全是R290空调推广使用所面临的最重要的问题,而换气通风是提高整体式空调器安全性的一种有效方式。利用CFD模拟和实验相结合的模式研究了制冷工况下整体式新风空调器发生泄漏后的浓度分布规律,并对泄漏安全性进行了评估。研究结... 详细信息

泄漏安全是R290空调推广使用所面临的最重要的问题,而换气通风是提高整体式空调器安全性的一种有效方式。利用CFD模拟和实验相结合的模式研究了制冷工况下整体式新风空调器发生泄漏后的浓度分布规律,并对泄漏安全性进行了评估。研究结果表明,由于送风气流的稀释,制冷工况下发生泄漏后室内制冷剂浓度最高处(即出风口处),未监测到高于爆炸下限(low flammability limit,LFL)的情况,但室内机壳体内部可能存在高于爆炸下限的情况。新风可以显著降低泄漏后制冷剂的浓度,对于250 g充灌量的空调最高降低速率可以达到15.6%LFL/h。因此,整体式空调器的研究重点应该放在机组内部点火源的防范上。本研究为可燃制冷剂作为工质的整体式新风机泄漏安全的研究和设计提供了参考。

关键词：可燃制冷剂整体式空调器新风空调泄漏安全 CFD模拟丙烷

基于LEAP模型的江苏省重点行业碳达峰碳中和情景

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环境科学 2024年

作者：罗闯黎林王雨豪姜宜东赵传文葛晖骏南京师范大学能源与机械工程学院

通过对江苏省未来能源需求和碳排放情景的深入分析，制定达到碳达峰和碳中和目标的战略。采用LEAP模型对2021～2060年不同情景下的能源需求和碳排放进行预测。研究发现，在基准情景下，江苏省重点行业的能源需求呈高速增长，2021～2060... 详细信息

通过对江苏省未来能源需求和碳排放情景的深入分析，制定达到碳达峰和碳中和目标的战略。采用LEAP模型对2021～2060年不同情景下的能源需求和碳排放进行预测。研究发现，在基准情景下，江苏省重点行业的能源需求呈高速增长，2021～2060年能源消费量增加2.35倍，年均增速为3.46%。而在政策执行、可持续发展和创新推进情景下，能源消费总量显著降低，分别为45.98%、58.96%和86.13%，展现出了不同程度的节能潜力。对碳排放的预测显示，在基准情景下，碳排放总量呈持续增长趋势，达到2060年的5.99亿t，年均增速为4.47%。而在3种情景下，碳排放量显著降低，表现为峰值达到2025年或2030年，并逐步下降。具体来看，工业部门逐年降低，交通运输部门呈增长趋势，建筑部门相对稳定。总体而言，随着产业结构调整和技术水平提升，江苏省有望实现碳排放的逐步减少，但需关注交通运输部门的碳排放增加趋势。

关键词： LEAP模型碳达峰碳中和重点行业情景分析

不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测

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中国组织工程研究 2024年第36期28卷 5779-5784页

作者：范若寻王溢童贾政斌扬州工业职业技术学院交通工程学院江苏省扬州市225000 吉林化工学院航空工程学院吉林省吉林市132022 吉林大学机械与航空航天工程学院吉林省长春市130025

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进... 详细信息

背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。

关键词：临界能量释放率皮质骨失效模式三点弯曲轴向压缩