基于EI加点准则与代理模型的风力机专用翼型气动与结构优化设计

为获得具有优良气动性能且兼具结构强度的风力机翼型,以运行攻角下升阻比与截面扭转惯性矩最优为目标函数,利用遗传算法对翼型进行优化设计,提出一种兼顾气动与结构特性的翼型设计方法。通过Bezier曲线表征翼型几何轮廓,采用CFD方法求解翼型气动力,利用Matlab编写程序获得翼型结构特性;建立Kriging代理模型减少CFD计算次数,并采用拉丁超立方采样和EI加点相结合的方式提高优化效率。将优化翼型与风力机翼型NACA64618对比分析,结果表明：优化翼型在运行攻角范围内具有更佳的气动性能,且优化后叶片的摆振位移与叶尖扭转角分别减小23.446%与17.544%。     

液氮冻结食品冻结时间的计算方法及实验验证

冻结时间是评价冻结食品质量的重要指标,正确计算冻结时间是食品冻结装置优化设计及运行的关键。本文通过建立液氮速冻实验平台,测试了食品的冻结时间,介绍了现有的理论模型,选择了几种典型的计算方法应用于食品冻结,并将各模型的理论结果与实验值进行比较,分析各偏差原因,获得计算食品冻结时间最准确的方法。以有限长圆柱状食品为例,通过研究发现在整个氮气温度场中国际制冷学会模型计算结果与实验值最相近,平均偏差为8.86%,分段计算法次之,平均偏差小于15%。     

高纯ZnAl_2O_4纳米颗粒的制备及其微结构分析

将机械力化学与超声波化学相结合制备出高纯度、结晶性良好的尖晶石型ZnAl_2O_4纳米颗粒。分析了样品的表面形貌、晶体结构及微观结构。研究结果表明:当焙烧温度为600~900℃时,ZnO与γ-Al_2O_3固相反应制备出高纯度、结晶性良好的尖晶石型ZnAl_2O_4纳米颗粒。随着焙烧温度的升高,材料的致密度增大,结晶度提高,平均孔径依次增大,比表面积明显下降,孔隙率降低。     

基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究

采用数值方法研究离心风机在流体激励力和叶轮离心力共同作用下的结构响应。离心风机在运行过程中的振动主要由流体激励力和叶轮离心力引起,传统的分析方法很难准确地模拟和预测这种流固耦合振动。首先模拟离心风机内部三维非定常流场,然后将流场分析得出的流体激励力施加到风机叶轮上,采用模态动力学方法对离心风机进行振动响应计算。研究叶片数和前盘厚度两种结构参数对离心风机振动特性的影响。结果表明,存在最佳的叶片数和前盘厚度值,使得离心风机达到较好的减振效果;增加前盘厚度有利于提高叶轮强度,但是随着前盘厚度的增加,系统振动越来越强烈,因此在叶轮设计时应充分考虑叶轮强度以及风机整机振动性能以确定最佳叶轮结构。     

制冷换热器双侧强化换热管的实验方法对比

大型制冷系统中的换热管通常采用管内、管外表面双侧强化结构,因不便在壁面布置温度传感元件,双侧强化管需要特别的实验方法来测定其性能,包括Wilson图解法(WPM)、修正Gnielinski公式法(MGF)、Wilson-Gnielinski公式法(W-GF)。不同的方法有各自的应用场合和使用局限性。本文针对双侧强化管提出一种便于应用的新方法,称为待定指数法(UEM),通过线性拟合和优化得到关联式中的待定参数,可有效分离管内、管外对流换热表面传热系数。在双侧强化管上进行了R134a管外蒸发、水管内流动的两组实验,以此对包含新方法的4种实验方法进行应用对比。结果表明：4种实验方法得到的强化管管内、管外对流换热表面传热系数的强化倍率分别在2.88～3.23、3.15～3.54之间,不同方法得到的管内、管外对流换热表面传热系数差异分别在15%、11%以内。4种实验方法可根据不同的应用条件选择使用,UEM限制条件少、应用方便,是一种更加高效、准确的实验方法。     

基于GMRES的超声过程层析成像算法研究

当前超声气固两相流层析成像的难点在于难以获得有效的信号和图像重建算法精度不高。鉴于此,作者以超声衰减理论为基础,提出一种基于广义最小残差(GMRES)迭代的超声层析成像重建算法：首先利用广义极小残差迭代算法获取初始物体浓度分布信息,然后采用均值滤波并设定灰度门槛的方法对其进行修正以提高图像精度。为验证该算法的可行性,利用数值仿真在较少有效信息条件下,求解欠定稀疏线性方程,将结果与现有几种图像重建算法比较发现该方法成像精度高,之后进行的超声气固两相流层析成像实验结果表明：采用该算法的成像系统能够反映管道内气固两相流截面固相浓度分布特征。     

含盐体系二氧化碳水合物的生成与分解特性

在小型水合物反应装置上对含盐体系CO2水合物的相平衡特性进行了实验研究,并探讨盐度及pH值对CO2水合物的生成和分解特性的影响。结果表明,与纯水相比,含盐体系中CO2水合物的相平衡条件要求更高,CO2水合物的稳定存在区域缩小,且盐度越大越明显;盐类物质对CO2水合物的生成有抑制作用,增加了水合物的成核诱导时间,降低了水合物的生成量;pH值较高的含盐体系不利于CO2水合物的成核和生成;CO2水合物的分解速度随着温度的升高而增大,而盐度对水合物分解的影响并不明显。     

同轴电射流打印实验研究

分别以光刻胶和硅油作为内、外液进行了同轴电射流打印实验,研究了关键工作参数对电射流形态及打印结果的影响,包括外液粘度、溶液流量以及施加在喷针上的电压。实验结果表明,同轴电射流形态受外液粘度影响较大,粘度越大,射流的聚焦效果越好;打印结果尺寸随着溶液流量的增大而增大;电压过小,液体无法形成射流,电压过大,液体会形成多股射流的不稳定状态。     

碳纳米管/铜复合薄膜的制备及表征

通过有机溶剂对多壁碳纳米管薄膜进行溶剂热及有机电镀处理,制备了高导电性能和载流能力的Cu/MWCNTs复合薄膜,其中铜晶体均匀的分布在MWCNTs内部及外部,且复合材料的密度仅为铜的1/4。在碳纳米管薄膜的电学性能提高下进一步分析了溶剂热、不同电流密度、退火还原及热压对碳纳米管电学性能的影响。结果表明:溶液浓度为7. 5 mmol/L电流密度为2 m A/cm2,沉积时间2 h,水浴温度为26℃,复合薄膜的性能达到最佳;退火温度为300℃,以及在1000℃和2. 6 MPa压力下热压,复合薄膜的电导率及载流性能达到最佳,分别为2. 5×107 S/m和1×105 A/cm2。     

热水锅炉集箱系统水流量分配数值模拟分析

以DZL14-1.25/115/70-AⅡ型热水锅炉集箱系统为研究对象,利用数值模拟方法,对集箱系统水流量分配进行研究,并与实际运行参数进行对比验证。研究发现:在工况一和工况二中,集箱系统中前后下降管与集箱连接处形成漩涡,导致第1～4和70～72根上升管中回水流量减少,使得整体集箱系统水流量分配不均匀;集箱系统中部压力较高、两端压力较低;漩涡的尺寸不会随着回水流量降低而变小。在改进工况下,上升管中水流量分配较为均匀,流量系数基本上保持在1左右。