基于Fortran与C#混编数值仿真软件系统的实现

根据计算流体力学与数值传热学等数值模拟软件的特点,为了发挥各种高级语言的优点,最好采用混合编程技术进行开发。本文将以某大学开发的HITurbine为平台,以操作在三维CAD／CAM以及CFD／NHT中运用相当普遍的Plot3D格式文件为例,生成了某CFD/NHT计算网格,具体叙述了Fortran与C#的混合编程实现。     

230kW生物质热水锅炉研制

针对目前市场推出的小型生物质锅炉结构不合理、燃烧效率低的缺点,研究生物质压块的燃料特性与燃烧特性,据此开发研制新型的以生物质压块为燃料的热水锅炉,其锅炉供热量为230 kW.对试验锅炉进行工况下的正平衡测试与反平衡测试,数据显示锅炉热效率达到80.14％,燃烧率达到90％以上,且排放物中的SO2 、NOX有害气体含量远低于同容量燃煤锅炉,符合国家关于工业锅炉大气中污染物排放标准的要求.     

生物质锅炉省煤器壁温与沸腾率关系

燃煤锅炉改烧生物质后,由于燃料特性的变化,烟气量大幅增加,省煤器吸热量增加,沸腾率上升,容易导致省煤器管壁超温.对一台中温中压燃煤锅炉改烧生物质后的省煤器壁温进行了测量,得到了省煤器壁温与沸腾率间的关系;在此基础上推导了省煤器壁温与沸腾率关系的计算模型;提出判断省煤器安全工作的两个极限沸腾率概念.计算结果表明,本模型能较好地反应壁面温度与沸腾率间的关系.     

依托“技能竞赛和考试”提升机械制图创新教育

针对机械制图创新教育的改革需求,提出依托“技能竞赛和考试”促学、促教,一是促进学生主动“混合式学习”机械制图和参加科技创新活动;二是引导教师改革课程体系、课程内容、教材、教学模式和助学模式.结果表明,依托“技能竞赛和考试”促学、促教有利于提高学生学习效果、创新能力和实践技能,有利于培养高技能创新人才.     

基于疲劳寿命的角接触球轴承结构参数优化分析

基于滚动轴承微区接触的疲劳寿命计算方法,建立了角接触球轴承的结构参数优化计算模型。以某燃气涡轮发动机转子系统前支点角接触球轴承为例,分析了角接触球轴承结构参数对轴承承载区最大接触应力、轴承疲劳寿命和保持架滑动率的影响规律,并基于轴承延寿的目标进一步提出了结构参数优化方案。分析结果可为角接触球轴承的结构设计提供参考。     

截面形状对旋转扰流柱通道流动换热特性的影响

为合理设计航空发动机涡轮动叶尾缘冷却结构,采用ANSYS FLUENT软件模拟了四种扰流柱截面形状在旋转状态下的流动换热特性。对比分析了不同旋转数(Ro)和不同扰流柱截面形状时通道内部的三维流场分布、湍流动能分布、努塞尔数(Nu)分布以及阻力系数。其中扰流柱的截面形状包含圆形、菱形、矩形和椭圆形,Ro数包含0、0.2、0.4和0.6四种数值。模拟过程中通道入口雷诺数为7 000,壁面恒定热流为1 000 W/m²。结果表明,截面形状和旋转数对流动和换热状态有着显著影响,矩形扰流柱通道的换热系数和阻力系数最高;随着旋转数的增加,迎风面和背风面的换热系数差异逐渐增大;在旋转作用下,扰流柱尾缘区域出现了纵向二次流,该二次流显著破坏了壁面附近的边界层,有利于背风面换热增强。     

基于二元函数最小二乘法的工业锅炉过热蒸汽焓值在线计算

为了更好的计算过热蒸汽工业锅炉的热效率,本文利用最小二乘法提出了过热蒸汽区压力1.6～3.2 MPa、温度240～360℃的范围条件下计算焓值的拟合式,并通过穷举法选取数值验证拟合式。发现拟合式与真值相对误差绝对值在±0.24%之间,验证所得到的拟合值与真值间的相对误差在±0.2%以内,均处在工程接受范围内。之后采用该方法以某过热蒸汽锅炉为原始数据提取相关参数,进行热效率在线计算,并将拟合计算结果与原测试热效率对照,发现该计算方法可以应用于限定范围内的工业锅炉热效率在线计算。与原有热效率计算方法相比,该计算方法具有灵活性高、实用性强、稳定性强等优点,使热效率计算更加方便。     

基于EKF和UKF算法非均匀介质热物性参数重建

将无迹卡尔曼滤波技术(unscented Kalman filter, UKF)用于求解一维介质热物性参数反演问题;也对利用扩展卡尔曼滤波技术(extended Kalman filter, EKF)反演一维介质中热导率问题进行了研究。首先给出了正问题模型,然后详细介绍了EKF算法和UKF算法的基本原理。最后为了验证当前算法的可行性,采用UKF算法重建了介质内部随位置变化的热导率,并采用EKF算法重建了介质内部随时间变化的热导率。计算结果表明,UKF算法和EKF算法均能较为准确地反演介质的热导率。为了减小重建结果的时间滞后,建议使用较小的测量误差协方差R。     

涡轮转子起动温升曲线优化及试验研究

涡轮转子在快速起动的过程中会产生较大的热应力,影响转子的热疲劳寿命。结合遗传算法与转子结构热分析,提出发动机起动温升控制曲线非单调参数化,对涡轮转子快速起动过程中的温升控制曲线进行优化设计。优化过程以转子最大热应力为目标函数,计算搜索最优解,并研究温升控制曲线对转子最大热应力的影响。结果显示,优化后的发动机快速起动温升控制曲线可以有效地降低转子的最大热应力和缩短快速起动时间。同时,为了验证提出的涡轮转子快速起动温升曲线优化设计方法的有效性,搭建转子热冲击应力测试试验台,通过对比优化前后温升曲线下的转子最大热应力,验证了理论分析结果。提出的优化设计方法可以为发动机设计初期的快速起动控制方案设计提供一定借鉴。     

鼓泡流化床内粉煤气化的数值模拟

将应用欧拉双流体模型对鼓泡气化炉内的气化过程进行研究。摒弃传统颗粒动理学理论中颗粒光滑无旋转的假设,引入颗粒的旋转运动,构建粗糙颗粒动理学理论来封闭双流体模型。基于燃烧理论建立粉煤热解、气化模型以及鼓泡床内气固之间以及气体和气体之间的传热、传质模型。采用该模型进行数值模拟计算,分析床内的气固反应过程,对比实验结果表明粗糙颗粒动理学理论适用于模拟鼓泡床气化炉内的反应。