海水淡化用空心锥喷嘴喷淋性能理论及实验研究

设计开发一种具有高通量、低流阻特征的空心锥喷嘴,并通过理论与实验方法研究空心锥喷嘴的喷淋性能,基于准自由涡理论建立空心锥喷嘴内部流体流动的数学模型,阐明流量系数、喷淋锥角、喷嘴流量与喷嘴结构参数之间的定量关系,并利用多效蒸馏海水淡化喷淋实验台对理论计算结果进行实验测试和验证。研究结果表明:正常工作状态下喷嘴流量系数、喷淋锥角、喷淋流量等参数理论值与测量值之间的误差小于5%,验证了设计模型的准确性。同时根据实验测试数据,拟合得到该类型空心锥喷嘴喷淋锥角与雷诺数之间的经验公式,可为蒸馏海水淡化用大流量空心锥喷嘴的结构设计、工艺选型提供理论指导和数据支持。     

超临界蒸汽参数对燃气蒸汽联合循环性能影响研究

为进一步提高联合循环效率,参考现有燃气蒸汽联合循环12.5 MPa/568℃亚临界蒸汽参数,提出27 MPa/585℃超临界蒸汽参数,根据燃气蒸汽联合循环计算模型,以397 MW燃气轮机联合循环机组为例,计算了超临界蒸汽参数与两种亚临界蒸汽参数的底循环效率和联合循环效率,并分析对比了3种蒸汽参数的底循环效率对联合循环效率的贡献。研究表明:对于同一燃气轮机,超临界和亚临界中低压蒸汽参数不同时,超临界蒸汽参数的底循环效率比亚临界提高了4.3%,蒸汽底循环输出功率占联合循环机组输出功率的百分比由30.21%增加到32.62%,联合循环净效率增加了2.21%,联合循环机组的输出功率增加了20.38 MW;中低压蒸汽参数相同时,超临界蒸汽参数的底循环效率比亚临界提高了2.87%,蒸汽底循环输出功率占联合循环机组输出功率的百分比由31.16%增加到32.62%,联合循环净效率增加了1.44%,联合循环机组的输出功率增加12.5 MW。     

大藤峡大型轴流式水轮机参数选择

初步设计阶段选择大藤峡大型轴流转桨式水轮机参数时,采用多种统计公式计算、统计曲线进行对比分析,通过项目资料收集、向水轮机设计制造厂商征询等方法,确定水轮机比转速、单位流量、单位转速等模型参数;针对不同单机容量和左右岸布置不同机组台数的多个方案进行综合技术经济比选。在充分征询、分析研究和计算基础上提出推荐的水轮机参数。经过左岸三台机组招标定厂后,通过水轮机模型验收试验核定的真机参数与初步设计阶段推荐参数对比验证,得出大藤峡大型轴流转桨式水轮机参数选择合适可行的结论。     

TLCD基础隔震框架结构的减振控制研究

为了避免和减轻由过大隔震层位移引起的损害,对基础隔震框架结构装设调频液柱阻尼器(tuned liquid column damper,简称TLCD)后混合系统的减振效果进行研究。建立了单层和多层混合控制系统在地震作用下的运动方程,采用TLCD-结构体系转化为调频质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)-结构体系的等效方法,利用TMD参数优化公式,得到单个TLCD初始设计参数,并采用状态空间方程得到多个TLCD最优设计参数。通过对某8层基础隔震结构进行模拟,证明了该理论设计方法的合理性。该混合结构不仅可以减小隔震层位移和加速度,而且对上部结构位移和加速度反应都能更有效的控制。     

工艺参数对螺旋密封封液能力的影响分析

应用Pro/Engineer建立了螺旋密封流体域模型并且结合ANSYS有限元软件,对泵送流动、泄露流动进行了模拟分析,找到了不同工艺参数对螺旋密封封液能力影响的规律,对螺旋密封的实际应用提供理论依据。所建立的螺旋密封数值模型能够准确反应泵送流动与泄露流动时流场的分布情况;随着转轴的转速、密封介质的动力粘度以及螺旋长度的增大,封液的能力呈现出线性增长的变化趋势;随着螺旋密封结构齿顶间隙的减小,螺旋密封的有效防泄漏增强,封液能力明显加强。     

基于分数阶PID算法的磁流变液柔顺关节控制研究

为了使机器人关节具备主动变刚度特性,基于磁流变液的可控流变特性设计了一种新型机器人柔顺关节,并提出基于分数阶PID(PI~λD~μ)控制算法进行磁流变液柔顺关节的动态扭矩跟踪控制,采用频域设计方法,通过期望截止频率和相位裕量推导出理想Bode传递函数状态下的PI~λD~μ控制器设计参数,建立了基于PI~λD~μ的控制系统。设计了磁流变液柔顺关节实验平台,并且基于LabVIEW图形化编程语言开发了控制软件系统,分别进行了基于PI~λD~μ和整数阶PID动态扭矩跟踪控制实验,实验结果证明,PI~λD~μ控制算法对基于磁流变液设计的机器人柔顺关节具有较好的动态扭矩跟踪控制作用。     

液动压悬浮抛光固液两相流CFD数值模拟及PIV验证

针对液动压悬浮抛光固-液两相流中固相颗粒与工件表面撞击的过程,对不同加工工况下的固相颗粒与工件表面的撞击角度和速度进行了研究。采用计算流体力学方法建立了液动压悬浮抛光流场的三维模型,并输出了固相颗粒撞击工件表面的速度场;同时使用粒子图像测速方法对不同工况下的抛光流场进行了试验观测。研究结果表明:CFD模拟获得的撞击速度值与PIV观测值非常接近,且随转速增加,PIV观测值受固相颗粒之间的撞击效应影响越大;抛光过程中固相颗粒撞击工件表面的角度非常小,近似于在工件表面平行摩擦,且抛光盘转速和抛光液浓度对撞击角度的影响很小。     

微观表面形貌对螺旋槽液膜密封空化发生的影响

为探索微观表面形貌对液膜密封空化的影响,基于满足质量守恒的JFO空化模型及坐标变换,建立考虑微观表面形貌的双坝区螺旋槽液膜密封数学模型;采用有限体积法离散求解控制方程,综合分析表面粗糙度、周向波度和径向锥度对螺旋槽液膜密封空化发生的影响规律。结果表明:相比而言,密封面计入微观表面形貌后,摩擦副液膜中空穴区发生位置分散且形状不规则;以空化面积比为判据,较大表面粗糙度对液膜空化促生虽起到积极作用,但数据较小,可忽略不计;锥度对液膜中空穴促生和抑制影响有限,波幅的增加显著促进液膜中空穴的发生;高频波数时,正锥度有利于降低液膜空化面积比,抑制空穴。