车载燃料电池用离心压缩机的仿真和实验研究

采用计算流体力学仿真和实验方法对车载燃料电池用离心压缩机的工作性能进行了研究.仿真模型利用k-ε方程组模拟压缩机级间气体湍流流动,采用有限体积法对离心压缩机稳态流动进行数值计算.实验结果表明,该仿真模型具有较准确的预测能力.仿真结果显示在叶轮吸力面后部存在造成较大能量损失的二次流动.在离心压缩机仿真和实验研究的基础上,分析了相对马赫数对吸力面附近跨盘盖二次流动的影响以及环量分布和相对马赫数的关系,提出了能够有效抑制吸力面附近二次流动的环量分布.分析结果表明,研制的离心压缩机能够满足燃料电池反应堆的基本要求;在保持叶轮做功能力不变的前提下,通过控制轮盘和轮盖线上环量对子午流线导数值分布,可以有效减弱叶轮间二次流动强度,从而提高离心压缩机的工作性能.     

CC型单螺杆压缩机的设计基础

为了解决PC型单螺杆压缩机设计中理论输气量、排气压力和耗功的计算问题,对其螺槽容积、扭矩数学模型、封闭螺旋线和排气孔口进行了研究.首先对PC型单螺杆啮合过程中,星轮齿的侵入面积和形心进行了公式推导;其次建立了单螺槽容积、密闭螺槽容积、任意时刻螺槽容积和扭矩的数学模型,给出了封闭螺旋线及排气孔口大小的公式.并且以螺杆直径为117 mm的PC型单螺杆压缩机为例,分析结果表明：利用Pro/E软件建立了单螺槽的实体模型,测量体积发现与计算体积误差在3.771%左右;瞬时扭矩随着进气压力的不同呈现周期性变化;扭矩比值接近1,并且扭矩比与进气压力无关.为PC型单螺杆压缩机的设计和计算提供理论依据.

     

PC型单螺杆压缩机主要几何关系的分析

为了解决PC型单螺杆压缩机设计中理论输气量、排气压力和耗功的计算问题,对其螺槽容积、扭矩数学模型、封闭螺旋线和排气孔口进行了研究.首先对PC型单螺杆啮合过程中,星轮齿的侵入面积和形心进行了公式推导;其次建立了单螺槽容积、密闭螺槽容积、任意时刻螺槽容积和扭矩的数学模型,给出了封闭螺旋线及排气孔口大小的公式.并且以螺杆直径为117 mm的PC型单螺杆压缩机为例,分析结果表明:利用Pro/E软件建立了单螺槽的实体模型,测量体积发现与计算体积误差在3.771%左右;瞬时扭矩随着进气压力的不同呈现周期性变化;扭矩比值接近1,并且扭矩比与进气压力无关.为PC型单螺杆压缩机的设计和计算提供理论依据.     

单螺杆气体压缩机工作过程分析与计算

对单螺杆压缩机工作过程进行了分析 ,并根据螺杆和星轮间隙泄漏的特点 ,采用可压缩流体在渐缩喷管中流动模型来模拟气体的泄漏过程 ,提出了单螺杆压缩机的容积效率和绝热效率的计算方法     

喷油单螺杆压缩机试验研究

为了深入研究水润滑单螺杆空气压缩机性能的影响因素,设计制造了一台水润滑单螺杆空气压缩机,并搭建了测试试验台,通过试验研究了不同转速、排气压力和喷水流量对水润滑单螺杆压缩机性能的影响. 结果表明,增加转速可以减小泄漏量,提高压缩机的性能. 其余工况不变,只增大喷水流量时,可以提高压缩机的水气比,增强水气之间的换热和压缩机的密封效果,进而提高水润滑单螺杆空气压缩机的各项性能. 如转速为3000r/min、排气压力为0.50MPa时,喷水流量由50L/min提高至80L/min,压缩机的容积效率提高5.15%,绝热效率提高2%,比功率降低0.26kW/(m³·min^-1). 由于水的黏度远小于润滑油,因此为了保证压缩机的性能,水气比要高于同工况下的油气比. 在额定转速3000r/min下,排气压力为0.50~0.65MPa时,建议的水气比范围为2.94%~3.48%.

     

带经济器补气的单螺杆压缩机空气源热泵系统模拟分析

为了深入研究带补气过程的单螺杆压缩机内部的工作过程,介绍了带经济器的单螺杆压缩机空气源热泵系统循环原理,并以R22为工质,建立了描述经济器补气压缩过程的热力学模型.以非稳定流动开口系能量方程、质量守恒方程以及实际气体状态方程等建立以螺杆转角为自变量,以工作腔内压力、温度和质量等为应变量的多元一阶线性微分方程组.利用四阶龙格-库塔法进行分析求解,得到相应螺槽内工质相关物性参数随螺槽容积的变化规律.结合单螺杆压缩机的结构型线,建立了描述单螺杆压缩机经济器补气过程更为全面的计算模型,以及单螺杆压缩机补气过程中循环耗功的计算方法,利用该模型计算分析了经济器补气过程中,不同蒸发温度下单螺杆压缩机的制热量、耗功率以及能效比等相关参数.通过与常规无经济器补气过程的空气源热泵系统对比分析得出,经济器补气过程对压缩腔内工质的工作过程影响较大,具有经济器补气结构的空气源热泵系统的制热性能和能效比均可以得到有效的提高.     

单螺杆压缩机螺杆转子模态与疲劳分析

为了避免螺杆转子在呈周期性变化的动载荷作用下发生强烈共振、过早地出现疲劳破坏,利用有限元技术对单螺杆压缩机的螺杆转子进行模态分析.建立了螺杆齿面方程;利用CAD软件生成螺杆转子三维模型;采用BLOCK LANCZOS方法对螺杆转子进行模态计算,得到其前6阶固有频率及其对应的振型.通过分析得出在工作中载荷的频率应该避开各阶固有频率以避免发生共振的结论,该分析结果为螺杆转子的实际工作提供了依据.     

燃料电池研究的新进展

介绍燃料电池的工作原理和分类,比较各种不同类型的燃料电池的性能,透过燃料电池的国内外发展状况,重点论述了质子交换膜燃料电池的工作方式和特性、关键技术、应用和研究进展情况。     

车用直流道质子交换膜燃料电池性能仿真及试验研究

使用计算流体动力学(CFD)方法,建立了三维直流道质子交换膜燃料电池的阳极和阴极模型。使用500W质子交换膜燃料电池电堆验证了电池的输出特性,分析了反应气体压力、电堆温度和气体增湿温度对电池输出电压的影响。根据内部流场的仿真结果,考察了反应气体压力、温度等操作条件因素对反应物和电流密度分布的影响,为提高车用质子交换膜燃料电池性能及工作的稳定性提供参考。     

燃料电池用非氟质子交换膜研究现状

简要介绍了燃料的电池的定义及其特点。按照质子交换膜材料的不同,分类回顾了近年来非氟质子交换膜领域的研究进展,并对今后的研究趋势做了展望。     

螺杆压缩机性能模拟的误差分析及稳定性判据

在螺杆压缩机作动室的压力脉动模拟分析中,针对采用的数值计算方法———Rouge＿Kutta法可能由于计算舍入误差累积而造成计算发散,提出导入Simpson误差评价公式,建立了评价作动室排气过程中的计算误差的数学模型.同时针对排气行程中,由于作动室压力和排气室压力非常接近,造成计算误差增大的倾向,通过数学推证,得到对处于排气行程的作动室的压力脉动进行数值计算的稳定性判据,对模拟计算结果的收敛性提供保障.     

轿车用燃料电池发动机示范应用稳定性

通过360h的实验室动态运行实验,对30台轿车用燃料电池发动机稳定性进行了验证考核,预计寿命可达到3600h(20%性能损失)。30辆车累计运行里程超过120 000km,其中3#车单车运行里程达到15 000km(含世博后运行)。对3#车发动机示范运行过程中的性能稳定性进行了数据分析,对照实验室稳定性考核的实验结果,发现发动机在实际道路工况下的稳定性低于实验室动态运行条件。通过2种工况的对比分析,发现强动态特性及增湿系统功能在实际道路工况下的降低是燃料电池发动机性能稳定性降低的主要原因。     

Simulation of volute tongue of small-size centrifugal compressor

A high speed and small mass-flow-rate centrifugal compressor with original and modified volute tongue shape was simulated by 3D viscous Navier-Stokes equations.A sharp and a round tongue of volute were...     

燃料电池客车高压舱氢气泄漏扩散

为了探究通风面积和通风格栅的布置方式对燃料电池客车高压舱氢气泄漏扩散的影响,建立三维高压舱氢气泄漏扩散模型. 利用数值模拟方法进行研究,结果表明,针对所提到的燃料电池客车高压舱,当总通风面积为0.096 m²时,从氢气开始泄漏到舱内氢气摩尔分数降至安全值以下,所需时间为25 s;当总通风面积为0.128 m²时,所需时间为21 s. 通风面积的增加可以显著加快舱内氢气的扩散. 当通风总面积一定时,相对于增大单个通风格栅的面积,在垂直方向上增加通风格栅的数量能够更加快速有效地使泄漏出的氢气排至舱外. 研究揭示了高压舱内氢气的泄漏扩散过程. 当高压舱内部发生氢气泄漏时,泄漏出的氢气沿舱室两侧向顶部扩散,并在左右两侧最高处聚集,应将氢气浓度传感器布置在舱室左右两侧最高处.     

高能螺旋压力机离合器的研究

分析了螺旋压力机NPS型离合器工作特性 ,推导出打击力与油压的静态控制关系 ,指出提高卸压过程动态响应能力的途径 .介绍了所研制的新型快卸压高能螺旋压力机的结构特点及工作原理 .基于两种离合器工作过程计算机模拟对比和样机鉴定结果 ,证明新机型性能优于NPS型结构 ,为离合器式螺旋压力机的设计提供有益参考 .     

单叶片全尺寸螺旋锚桩竖向拉拔试验研究

对叶片镶嵌有微型土压力盒的自制全尺寸单叶片螺旋锚桩进行竖向拉拔试验,记录不同埋深下安装扭矩、桩身位移和叶片表面土压力随上拔荷载的变化情况。分析安装扭矩、极限抗拔承载力与埋深比三者之间的相互关系,并初步探究螺旋叶片表面的土压力分布规律。结果表明,在试验研究范围内,安装扭矩和极限承载力都随埋深比的增加呈线性增大,二者受共同因素影响,线性相关程度明显;在上拔过程中,叶片上表面土压力增量从根部到边缘呈逐渐增大趋势,下表面土压力增量则远小于上表面,且大部分区域压力基本保持不变,少数边缘区域增大;叶片上下表面土压力合力随上拔荷载的增加而增大;桩土之间摩阻力的发挥则呈抛物线形,当上拔位移达到土体破坏极限位移量时,摩阻力达到峰值,而后逐渐减小到零;可以通过叶片表面土压力的分布来计算螺旋锚桩的拉拔承载力。     

基于PSO-SVM的离心式压缩机转速模型的研究

针对宁夏某石化公司离心式CO2压缩机透平转速预测难以实现问题,引入PSO-SVM回归模型对离心式压缩机透平转速进行预测.分析选取离心式压缩机透平转速作为模型因变量,通过相关分析从采集量中选取高相关度预测因子,运用粒子群算法选择模型最优参数,利用支持向量机的方法建立模型进行预测,与传统的SVM模型进行对比,该模型得到了良好效果,能够有效预测压缩机透平转速.