干熄焦锅炉炉管失效机理分析

通过对干熄焦锅炉炉管及腐蚀产物开展系统研究，提出炉管失效原因为氧化/硫腐蚀＋高温粉尘冲刷。长寿命炉管仅耐磨层发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，而近基体层发生了轻微氧化及硫腐蚀，基体只发生了轻微氧化；短寿命炉管耐磨层、近基体层以及基体裂纹内均发生了较为严重的氧化及硫腐蚀，且存在珠光体球化、内表面产生全脱碳层等缺陷。推测短寿命炉管存在超温现象，而超温可加剧氧化及硫腐蚀反应。此外，短寿命炉管遭受了较为严重的高温粉尘冲刷，不仅可造成炉管减薄，还会导致炉管表面温度升高。因此，减少循环气体中粉尘量尤其是大颗粒，可有效减弱冲刷以及控制炉管表面温度，是提高炉管使用寿命的关键。     

Heat transfer trait simulation of H finned tube in ventilation methane oxidation steam generator for hydrogen production

With the steam obtained by the energy released from ventilation air methane oxidation, the hydrogen production through gasification method is considered more commercial. In order to constrain the steam parameter fluctuation, the shunt honeycomb ceramics are adopted to fill between the heat exchange tubes. However, transient heat transfer characteristics of this kind of heat exchanger have not been fully studied. This paper carried out a numerical simulation study on the transient heat transfer characteristics of H finned tube under periodic reverse-flow conditions. Results show that the existence of shunt honeycomb ceramics enhances the effect of radiation. Gas flow direction reversing destructs the original boundary layer, achieving a sudden rise of the convective heat flux in the new upstream. It takes about 12s to form a new relative stable boundary layer. The apparent heat transfer coefficient achieves a maximum of 108.77 W m⁻² K⁻¹ and an average of 99.1 W m⁻² K⁻¹.     

防振条约束失效对蒸汽发生器传热管面内流弹失稳的影响研究

根据防振条布置以及面内支承连续失效个数，将防振条面内约束失效分析划分为多种工况，分析了不同工况下面内约束失效对传热管面内模态的影响，采用各位置阻尼在振型函数上进行加权平均的方法计算了各阶模态的阻尼比，进而研究了防振条面内不同约束对传热管面内流弹失稳的影响。分析结果表明，随着面内支承连续失效位置的增多，弯管段面内首阶模态频率不断降低，出现在弯管段的振型越加明显；弯管段面内首阶模态不一定是最大流弹失稳比值出现的模态，最大流弹失稳比值出现模态的振型几乎都出现在弯管段；随着面内支承连续失效位置的增多，面内流弹失稳比值不断增大，当连续3个及以上防振条面内约束失效时，将出现流弹失稳现象。     

多相流管输体系中水合物沉积机理研究进展

国内外对多相流管输体系中水合物沉积的研究虽然很多，但水合物沉积机理仍有待进一步研究。本文根据水合物沉积实验开展条件的不同，将多相流管输体系分为气体主导体系、油基体系、部分分散体系、水主导体系，总结了各体系的水合物沉积的主要机理，并提出了未来的发展方向。管输体系中水合物沉积机理包括水润湿沉积表面、水合物颗粒聚并、水合物的管壁膜生长、水合物颗粒的管壁粘附和水合物的颗粒着床沉积等。大多数学者认为：水合物的管壁膜生长是气体主导体系水合物沉积的主要机理；油基体系水合物沉积的主要机理是水合物颗粒的着床沉积；而部分分散体系和水主导体系的水合物沉积机理尚无统一定论，需进一步研究。多相流管输体系中水合物沉积研究未来的发展方向如下。①搭建全透明的流动环路，观测水合物在管路内实际的形成过程及沉积过程，对水合物沉积机理进行深入研究。②量化研究油水分层、油包水(或水包油)乳状液、自由水层对水合物沉积、堵塞的影响。③对于气体主导体系，除环状流和分层流外，有必要对段塞流、气泡流等其他常见的流型下沉积机理进行研究，重点在于开发一个综合模型来描述水合物沉积过程。④对于水主导体系，水合物形成过程出现的油水破乳的具体机理应是未来水合物沉积过程进行定量研究的方向。⑤国内外对垂直管、弯管及管阀件处水合物沉积堵塞理论研究较少，未来应着重这方面。     

基于模糊综合评判和层次分析法的中子管故障风险评估

中子管是一种用途广泛的关键部件，然而目前国产中子管的可靠性水平与国外相比还有一定差距，难以满足各行业的使用需求。本文分析了中子管的主要故障模式，采用模糊综合评判和层次分析法对中子管故障进行了多级模糊综合评判，并对中子管故障风险进行了评估。结果表明，中子管总体故障风险水平中等，故障风险前3位的部件为靶、氘氚储存器和加速极，在设计和使用中应重点关注靶释放氦气，靶膜氧化，氘氚储存器吸气剂局部破损，绝缘瓷管破损，加速极离子加速、聚焦不稳定等故障。     

[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿

采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模，提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子，改进了粒子群优化(PSO)算法，进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化，构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象，将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本，实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%，与未优化的BP神经网络等传统模型相比，预测精度最大提高了18.5%，计算时间可从1.5 h缩短至300 s，同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。     

螺旋直径对螺旋管泡状流截面分布特性的影响

研究了不同螺旋直径螺旋管中泡状流的相界面参数（空泡份额、相界面浓度、气泡尺寸等）的截面分布特性。通过图像法标定了电导探针的测试精度，并通过合理地处理双头电导探针，得到了螺旋管中泡状流的空泡份额、相界面浓度和气泡数量频率的定量分布云图。为进一步量化地描述相界面参数的分布特征，采用统计方法定义了截面平均参数、相界面离散系数和气泡平均聚集坐标来表征其特性。实验结果表明，随着管道旋转直径的增大，气泡截面平均空泡份额有所下降，分布范围缩小，平均聚集坐标向上方和外侧移动，气泡尺寸整体上有所下降。     

三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究

三叶膨胀管是一种新型强化传热管,针对纵向流换热器特点,设计了三种不同管束结构参数的三叶膨胀管自支撑纵向流换热器。应用FLUENT软件及Realizable k-ε湍流模型,对三种不同结构参数的三叶膨胀管换热器壳程强化传热特性展开了数值模拟,并通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性。计算了不同壳程介质流速下,三叶膨胀管换热器壳程的换热系数与压降值,并获得了壳程流体流线以及相应的温度场、速度场和二次流分布图。结果发现,在壳程水流速一致的情况下,管束横向间距越大的三叶膨胀管换热器,壳程拥有更高的综合换热性能和更低的压降值,但相应地,换热系数也更低。流场分析显示,壳程流体流线呈现出三维纵向旋流形态,二次流的出现改变了速度场和温度场分布,二次流的强度随着管束横向间距的减小而增大。     

Study on a high frequency pulse tube cryocooler capable of achieving temperatures below 4 K by helium-4

High-frequency pulse tube cryocooler (HPTC) has advantages of compact structure, low vibration, high reliability and long operation time. In this study, Theoretical analysis and experimental tests have been conducted in four aspects based on a developed 4 K HPTC. Firstly, a compressor with larger power output capability was employed and the impedance match between the cold head and the compressor was discussed. Secondly, simply using inertance tube configuration to replace the traditional inertance tube-gas reservoir structure. Then, the type and the size of the regenerator materials working at 4–20 K have been experimentally optimized. Finally, the performance of double-inlet working at as low as 20 K has also been tested for the first time for the HPTC. The present prototype achieved a no-load temperature of 3.6 K, which is the lowest temperature record ever reported for HPTC using helium-4 as working gas. A cooling power of 6 mW/4.2 K was also obtained with 250 W input power and a precooling power of 12.1 W/77 K.     

薄壁管高温爆破试验装置研制及应用

为获得燃料组件及燃料相关组件用包壳管的高温爆破性能，研制了薄壁金属管高温爆破试验装置，主要由高压气源单元、试验气氛单元、加热单元、试验台架及测控单元组成。该装置可实现的最高试验温度为1 200 ℃、最高升温速率为10 ℃/s、最大试验压力为100 MPa；可完成压水堆运行工况下的等温高温爆破及模拟事故工况下的瞬态加热高温爆破两种试验。利用该装置完成了316L不锈钢薄壁管的瞬态加热高温爆破试验，获得了600~1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下的高温爆破强度（极限环向应力）和周向延伸率数据。试验装置的验证及不锈钢薄壁管的高温爆破试验表明，研制的薄壁金属管高温爆破试验装置满足试验要求，试验灵活方便、控制精度高。