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用于气膜冷却的机器学习湍流模型

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1324-1331页

作者：张振叶林苏欣荣袁新清华大学能源与动力工程系北京100084

在气膜冷却中,主流和射流的相互作用会产生三维涡系结构和湍流掺混,它们引起了温度的对流和湍流扩散输运。由于上述现象的三维特性,传统的湍流模型无法准确预测气膜冷却效果,限制了燃气轮机冷却结构的分析与设计水平。本文采用湍流模型... 详细信息

在气膜冷却中,主流和射流的相互作用会产生三维涡系结构和湍流掺混,它们引起了温度的对流和湍流扩散输运。由于上述现象的三维特性,传统的湍流模型无法准确预测气膜冷却效果,限制了燃气轮机冷却结构的分析与设计水平。本文采用湍流模型反演机器学习框架,基于流场关键位置的温度数据,对湍流普朗特数进行了具有空间分布的修正。所发展的机器学习湍流温度扩散模型可以显著降低冷却有效度的预测误差,且具有较好的泛化能力。

关键词：气膜冷却湍流模型机器学习

非均匀交变电场下液滴破碎与分散行为实验研究

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 1994-2000页

作者：王道睿王军锋王东保吴天一李步发江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

本文基于显微高速摄像技术以及PIV技术实验研究了非均匀交变电场下液滴在不相溶介电液体中的变形、破碎和分散等复杂电流体动力学行为,精确捕捉了不同电场条件下荷电液滴动态行为过程的显微形貌特征以及流动特性,获得了荷电液滴特殊破... 详细信息

本文基于显微高速摄像技术以及PIV技术实验研究了非均匀交变电场下液滴在不相溶介电液体中的变形、破碎和分散等复杂电流体动力学行为,精确捕捉了不同电场条件下荷电液滴动态行为过程的显微形貌特征以及流动特性,获得了荷电液滴特殊破碎形态,发现了液滴破碎过程中微尺度液滴的形成途径,归纳得到了莲状、冠状两种液滴破碎模式,分析了电参数对不相溶液-液多相分散过程的影响规律。

关键词：电流体动力学(EHD) 荷电液滴非均匀电场液-液分散

富镍双金属催化剂的制备及其对复合藻基原料共水热催化性能研究

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工程热物理学报 2024年第2期45卷 605-613页

作者：胡亚敏张文珏闫佳玮王爽曹斌袁川钱黎黎王谦江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

该文开展了大藻与微藻共水热催化制备生物油研究,考察了Ni-Mo/MCM-41和Ni-W/MCM-41催化剂对生物油产率和组分分布的作用特性。结果表明,双金属催化剂会降低复合藻基原料水热生物油的产率,但发挥了一定的加氢脱氮效果,提高了油相产物中... 详细信息

该文开展了大藻与微藻共水热催化制备生物油研究,考察了Ni-Mo/MCM-41和Ni-W/MCM-41催化剂对生物油产率和组分分布的作用特性。结果表明,双金属催化剂会降低复合藻基原料水热生物油的产率,但发挥了一定的加氢脱氮效果,提高了油相产物中烃类物质含量(最多提高33.04%),并降低了含氮化合物含量(最多降低38.88%)和氧含量,有效改善了生物油的品质。此外,采用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和氨气吸脱附研究了Ni-Mo/MCM-41和Ni-W/MCM-41催化剂的物理化学性质。

关键词：生物油双金属催化剂共水热液化 MCM-41

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催化燃烧过程中的气相火焰

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1534-1547页

作者：隋然清华大学能源与动力工程系、燃烧能源中心北京100084

催化燃烧技术的工业应用涵盖了我国“十四五”规划和2035远景目标纲要中指定的若干未来战略性产业,因此具有重要的科学和战略意义。在许多催化燃烧的应用场景中,气相火焰被点燃并与催化反应路径发生错综复杂的耦合关系。本文回顾了近年... 详细信息

催化燃烧技术的工业应用涵盖了我国“十四五”规划和2035远景目标纲要中指定的若干未来战略性产业,因此具有重要的科学和战略意义。在许多催化燃烧的应用场景中,气相火焰被点燃并与催化反应路径发生错综复杂的耦合关系。本文回顾了近年来贵金属催化通道内预混层流火焰的最新研究进展,简要梳理了催化通道内催化气相燃烧的控制方程、数值模型、点火和传递条件,以及氢气、合成气、甲烷、丙烷、正癸烷等重要燃料在铂、铑、钯等催化通道内的贫燃和富燃燃烧时的火焰形态和特性,尤其是化学、流动和传热传质等方面的决定因素。

关键词：催化燃烧催化-气相耦合燃烧微尺度燃烧气-固耦合贵金属催化

氨/柴油分层A-D-A喷射模式对船用低速机燃烧过程的影响

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工程热物理学报 2024年第7期45卷 2157-2165页

作者：吴杰刘龙王洋吴越哈尔滨工程大学能源与动力工程学院哈尔滨150001

鉴于发展高热效率零碳船用低速机的必要性,本研究提出了氨/柴油分层喷射A-D-A(氨-柴油-氨)模式,采用数值模拟对其进行燃烧过程研究。研究结果表明:A-D-A模式是一种有效提高指示热效率(ITE)的方法,其允许的最小引燃柴油能量分数大概在3%... 详细信息

鉴于发展高热效率零碳船用低速机的必要性,本研究提出了氨/柴油分层喷射A-D-A(氨-柴油-氨)模式,采用数值模拟对其进行燃烧过程研究。研究结果表明:A-D-A模式是一种有效提高指示热效率(ITE)的方法,其允许的最小引燃柴油能量分数大概在3%;合理匹配预喷氨能量分数和预主喷喷射间隔能保持ITE在较高水平的同时使NO_(x)、NH_(3)以及温室气体(GHG)排放尽可能少;30%预喷氨能量分数下,-4℃A ATDC柴油喷射正时耦合5℃A预主喷喷射间隔能保持较高ITE的同时极大减少NH_(3)和N_(2)O排放,但NO_(x)排放高于原柴油机。

关键词：氨柴油分层喷射燃烧

掺混PODE对汽油–柴油双燃料发动机燃烧及碳烟生成特性研究

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工程热物理学报 2024年第3期45卷 915-924页

作者：蒋一王谦姜鹏戴礼明钟汶君姚嘉伟江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

本文针对清洁燃料替代传统燃料,在光学发动机上,利用高速成像技术结合双色法采集了柴油掺混聚甲氧基二甲醚(PODE)-汽油反应活性控制压燃模式下的缸内燃烧特性及碳烟生成过程。试验结果表明:相同预混比下随着PODE的掺混增加,缸内压力峰... 详细信息

本文针对清洁燃料替代传统燃料,在光学发动机上,利用高速成像技术结合双色法采集了柴油掺混聚甲氧基二甲醚(PODE)-汽油反应活性控制压燃模式下的缸内燃烧特性及碳烟生成过程。试验结果表明:相同预混比下随着PODE的掺混增加,缸内压力峰值、放热率峰值、压力升高率都随之降低,着火延迟期延长,燃烧持续期增加,燃烧相位后移,燃烧趋于平缓。在预混比为50%时,直喷P20D80及P50D50的单循环燃烧总放热量分别为直喷P0D100总放热量的97.89%和95.39%,单循环碳烟生成总量分别为直喷P0D100的55.22%和36.55%,碳烟高温区域分别减少了52.9%和73.32%,碳烟平均温度的稳定值分别降低了6.65 K和20.25 K,碳烟平均KL因子的稳定值分别降低了10.35%和16.12%。相较而言P50D50作为直喷燃料既能保证较高燃烧热效率,又能有效抑制碳烟的生成。

关键词：反应活性控制压燃光学发动机碳烟温度 KL因子

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外加电场下电介质颗粒层结构重构与悬浮

化工学报 2024年第8期75卷 2756-2762页

作者：钱啸宇阮璇李水清清华大学能源与动力工程系北京100084

施加电场控制荷电颗粒的运动广泛应用于工业过程。目前对电介质颗粒群在电场中行为的研究仍不充分。因此,通过数值模拟研究了电介质颗粒层在外加电场内的完整动力学行为。基于研究结果,首先构建了电场中电介质颗粒的行为模式相图,并推... 详细信息

施加电场控制荷电颗粒的运动广泛应用于工业过程。目前对电介质颗粒群在电场中行为的研究仍不充分。因此,通过数值模拟研究了电介质颗粒层在外加电场内的完整动力学行为。基于研究结果,首先构建了电场中电介质颗粒的行为模式相图,并推导出相邻区域的边界。进一步表征了颗粒层结构,探究了外场和颗粒间静电作用对结构重构的影响机制。最后,对颗粒层的悬浮运动过程进行了分析。

关键词：数值模拟多尺度颗粒静电作用结构重构悬浮

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封严泄漏流对端壁换热特性的影响机制

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2299-2305页

作者：董逸飞李雪英任静清华大学能源与动力工程系北京100084

燃气轮机封严泄漏流对端壁处的流动换热具有显著影响。本文采用经实验验证的三维RANS数值方法,分析了不同泄漏流流量、旋流角和射流角与主流交互作用对端壁换热的影响机制。结果表明,泄漏流质量流量比增大强化了马蹄涡并增强了换热;旋... 详细信息

燃气轮机封严泄漏流对端壁处的流动换热具有显著影响。本文采用经实验验证的三维RANS数值方法,分析了不同泄漏流流量、旋流角和射流角与主流交互作用对端壁换热的影响机制。结果表明,泄漏流质量流量比增大强化了马蹄涡并增强了换热;旋流角增大强化了马蹄涡压力侧分支与马蹄涡吸力侧分支的掺混,导致前缘处的换热增强;射流角增大降低了泄漏流的流向穿透力,增强了叶栅前部换热。该结果有助于封严结构设计及端壁热防护。

关键词：燃气轮机封严泄漏流端壁换热数值模拟

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电场调控生物柴油液滴燃烧行为

化工学报 2024年第8期75卷 2983-2990页

作者：左磊王军锋高健王道睿江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 重庆大学能源与动力工程学院重庆400044

电场作用下的液滴燃烧是研究静电喷雾燃烧的基础。设计搭建了电场作用下燃料液滴燃烧实验装置,通过可视化手段研究了竖直电场中生物柴油液滴的燃烧行为,分析了不同电场度下的火焰形貌、液滴形态演变特征及液滴燃烧规律。结果表明,电场... 详细信息

电场作用下的液滴燃烧是研究静电喷雾燃烧的基础。设计搭建了电场作用下燃料液滴燃烧实验装置,通过可视化手段研究了竖直电场中生物柴油液滴的燃烧行为,分析了不同电场度下的火焰形貌、液滴形态演变特征及液滴燃烧规律。结果表明,电场力与自然浮力的竞争决定了火焰形貌,随着电场强度增大,向上火焰、准球形火焰和向下火焰相继出现,表现为上火焰高度减小、下火焰高度增大、火焰宽度先增大后减小、火焰锋面面积先减小后增大,其最大变化幅度依次为69.9%、243.1%、17.0%、10.9%。由于火焰锋面是燃料蒸气和氧气的反应区域,液滴的燃烧持续期随着电场强度增大而呈现先增大后减小的趋势,最大变化幅度为18.1%。

关键词：生物柴油多相流界面电场液滴燃烧火焰形貌燃烧持续期

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