塔筒钢在模拟海洋环境下的慢应变拉伸性能研究

模拟在海洋环境下,采用慢应变速率拉伸试验研究海上风电机组塔筒钢Q345钢在不同应变速率、不同浓度NaCl溶液和不同温度条件下的应力腐蚀行为。实验结果表明:随着拉伸速率的减小,Q345钢在NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性基本呈单调增加的趋势,当拉伸速率为4×10-7s-1时,试样已发生应力腐蚀开裂;环境介质的存在使得该材料的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,且随NaCl溶液浓度的增加,Q345钢的应力腐蚀开裂敏感性增加。温度对材料的应力腐蚀行为的影响较大,随着温度的升高,塑性指标下降明显,敏感性指数增加明显,当温度为50℃时,具有明显的应力腐蚀倾向。     

微型燃气轮机原表面回热器应力有限元分析

本文通过建立微型燃气轮机CW(Cross Wavy)原表面回热器热-结构耦合有限元分析模型,对其在设计工况下运行后的应力进行了有限元分析,验证了回热器所选材料的可靠性,并分析了压比和燃气入口温度对回热器的应力影响。分析结果表明:不考虑热应力,只计及压力时,回热器燃气出口侧最大应力和应变高于燃气进口侧最大应力和应变;与之相反,计及热应力时,在压力和温度耦合作用下,回热器燃气进口侧最大应力和应变高于燃气出口侧最大应力和应变;无论是计及热应力还是不考虑热应力,空气通道的波谷处应力最大,并且应力沿波谷处左右对称分布,计及热应力后,其最大应力增长较大,对应各处增幅最高达到34.1%;回热器空气通道向燃气通道侧变形,空气通道变大,燃气通道减小;随着空气侧和燃气侧压比的增加,回热器通道的最大应力也随之增加,当压比增加到8.4时,已达到换热片材料的强度极限;当燃气与空气出口温度不变、回热度减小时,随着燃气入口温度增加,最大应力随之增加,燃气入口温度每增加50 K,回热器最大应力增加约2.3 MPa。研究结果为回热器的设计提供了一定的参考依据。     

非晶合金电机性能分析及铜耗优化

针对新型软磁材料非晶合金在电机中的应用对电机性能影响的问题,首先测试对比分析了新型软磁材料与普通硅钢材料损耗等性能,验证了其应用于高效电机的可行性,然后对同结构的非晶合金电机和传统硅钢电机进行了初步对比分析,研究表明非晶合金电机铁耗仅为传统硅钢的10%左右,但其铜耗升高28%左右,致使电机效率提升效果不明显。最后针对非晶合金电机铜耗产生机理进行了分析,根据电机铜耗增加的原因,对电机结构有针对性地进行调整优化。对优化前后电机铜耗、铁耗以及效率等电机性能参数进行对比分析,研究结果表明优化后电机本体效率可达到98.14%,相对优化前提升1.012%,比传统硅钢电机效率提高1.54%。     

温度变化对S25C低碳钢塑性的影响

在室温到４００℃范围内的恒温和变温条件下，对Ｓ２５Ｃ低碳钢的塑料进行了研究。通过对薄壁管式试样施加轴向载荷和扭转载荷，进行了混合载荷试验，材料的寝 始屈服状态遵循端斯卡定律，但屈服后的应力－－应变关系既不遵循端斯卡定律，也不遵循迈兹定律，扭转上的包辛格曲线有别于轴向载荷条件下的包辛格曲线。在不同温度下获得由拉伸预应变所产生的应力－应变关系式。将实验结果与等温应力－－应变关系进行了对比。     

加热温度对60#弹簧钢表面脱碳影响规律的实验研究

弹簧钢在热加工过程中容易发生脱碳现象，使得弹簧钢表面形成一层脱碳层，降低弹簧钢产品的疲劳性能和使用寿命，严重影响相关产品的质量。根据钢材脱碳规律及主要影响因素设计了脱碳试验平台，制定了加热温度对脱碳过程影响的实验方案，针对60#弹簧钢在不同加热温度下的脱碳实验结果进行了分析总结。结果表明，弹簧钢加热温度在700-1 100℃时均会发生脱碳过程，但在不同温度下弹簧钢的脱碳类型不同，在850℃以下时为全脱碳层，当加热温度超过850℃后开始发展为半脱碳层，950℃以后脱碳层基本都为部分脱碳层。实验过程随着弹簧钢加热温度的升高，C原子扩散系数增大，扩散速率加快，钢坯总脱碳层厚度随着加热温度的增加而增大，其脱碳层深度的增长速率随温度升高而增加，与加热温度大致成指数关系。     

初始温度/压力对天然气层流燃烧速率的影响

在定容燃烧弹内利用高速纹影摄像法研究了不同初始温度和初始压力下不同当量比的天然气-空气混合气的火焰传播过程,并结合火焰传播照片分析了初始压力和初始温度对混合气层流燃烧速率的影响.研究表明,天然气-空气混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧速率随当量比的增加先增大后减小,且最大值出现在化学当量比附近.火焰传播速率和层流燃烧速率均随着初始压力的升高而降低,随着初始温度的升高而提高.     

基于火积理论的多级套管式相变蓄热系统优化

本文基于最小火积耗散热阻原理,在考虑相变材料导热热阻以及非稳态传热过程的基础上,对多级套管式相变蓄热系统的融化温度进行了数值优化,获得了最优融化温度分布。在此基础上,研究了相变材料导热系数和传热管长度对最优融化温度、火积耗散热阻和平均蓄热速率的影响。研究结果表明,与现有理论优化方法相比,本文提出的数值优化方法具有更好的适用性;优化后多级套管式相变蓄热系统可有效提高相变蓄热系统的平均蓄热速率,降低火积耗散热阻;随着相变材料导热系数增大和传热管长度增加,多级套管式相变蓄热系统最优融化温度的温差愈加明显,其强化传热性能呈上升趋势。     

感应加热温度均匀性影响因素的实验研究

镍基高温合金FGH4096是高性能发动机涡轮盘、环形件及其他热端部件的关键材料。以其为研究对象,搭建感应加热实验平台,设计不同工况,通过实验方法研究感应加热过程中影响合金试棒温度分布均匀性的因素。实验结果表明:在试棒两端安装陶瓷片对其温度分布均匀性影响不大;用保温棉包裹试棒,适当降低加热速率可以提高合金试棒温度场分布均匀性;感应线圈尺寸对合金试棒温度分布均匀性影响较大。     

纳米添加剂对麻疯树甲酯和乙醇混合物蒸发特性的影响

采用悬浮液滴技术研究在873 K和973 K的环境温度下,麻疯树甲酯-乙醇混合物(J70E30)添加不同质量浓度的Fe3O4纳米粒子(0.25%、1%、2%)燃料液滴的蒸发特性。结果表明,在873 K和973 K两个温度下,含有不同浓度的纳米流体燃料液滴蒸发过程均可以分为瞬态加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段,三种Fe₃O₄纳米粒子浓度液滴的归一化平方直径在平衡蒸发阶段符合d2定律。在873K温度下,由于纳米粒子较强的布朗运动导致传热效率提高,促进了燃料液滴蒸发速率,其蒸发速率随着纳米粒子浓度增加不断提高;在973 K温度下,纳米流体燃料液滴的蒸发速率则是先减小后增大,但在973 K温度下纳米流体燃料液滴蒸发速率要大于其在873 K时的蒸发速率。     

复合材料输电线杆应力－应变关系研究

采用自制的复合材料动态变温拉伸实验装置,研究了玻璃布-环氧层板（GFRP）在0℃、-30℃低温环境下的冲击拉伸力学性能,获得了在0℃、-30℃时GFRP材料的动、静态拉伸力学性能参数。结果表明：在10％到1/s应变率范围和低温条件下GFRP材料具有明显的应变率效应和温度效应。在低温环境下,当应变速率提高时,拉伸强度明显增大;和室温情形相比,在低温环境下,GFRP材料的拉伸强度有所提高。实验还发现,在低温环境下GFRP材料具有动态韧性。     

O2/CO2/N2气氛下玉米秸秆混煤燃烧特性及动力学分析

以玉米秸秆和煤粉为原料,在不同原料配比,不同升温速率下,利用热重分析仪在模拟锅炉气氛下进行燃烧实验,采用Flynn-Wall-Ozawa法建立动力学模型,研究模拟锅炉气氛下玉米秸秆及其混煤燃烧的燃烧特性及其动力学,对比相同实验条件空气气氛下的燃烧工况结果表明,燃料的综合燃烧特性指数SN随升温速率的增大而成倍增长,因掺入煤粉的比例加倍而减半;随着掺混煤比例的增大,失重速率(DTG)曲线上固定碳燃烧阶段逐渐分化为2个失重峰,模拟锅炉气氛下分化现象更为明显;煤粉的掺入会使燃烧过程所需表观活化能波动增大。     

高温合金GH4145／SQ和R26应力腐蚀性能研究

本文叙述了慢应变速率应力腐蚀试验(SSRT),研究GH4145/SQ和R26两种合金在几种不同介质条件下应力腐蚀开裂(SSC)的过程。结果表明,两种合金在去离子水室温充氧为1kg/cm~2,温度为315℃的封闭环境中对应力腐蚀开裂不敏感;在10％NaOH水溶液,温度为315℃的封闭环境或42％MgCl_2水溶液沸腾(温度为431℃)环境中两种合金都程度不同地发生了应力腐蚀开裂的现象,但GH4145/SQ合金抗应力腐蚀开裂(SCC)的性能优于R26合金。     

载体材料对DPF再生性能影响的试验研究

基于柴油机颗粒捕集器外加热源再生性能测试台架,对比研究了钛酸铝和碳化硅材料对柴油机颗粒捕集器(DPF)和催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)再生性能的影响规律。试验结果表明:随着来流温度的增加,不同材料载体的最高温度和最大温度梯度先缓慢增加后迅速增加,而再生效率逐渐呈线性增大,再生温度的陡增不能直接使再生效率陡增;在炭黑剧烈再生时,钛酸铝材料的最高温度和最大温度梯度远高于碳化硅材料载体;压降随来流温度、炭黑担载量的增加而增大,压降大小与材料孔隙率、孔径及载体本身的结构有关。     

冻融劣化后预加载历史对混凝土损伤特性影响

为了研究冻融劣化和荷载预损伤对混凝土动态损伤特性的影响,利用10 MN大型多功能液压伺服静动力三轴仪及TR-TSDRSL冻融仪,对历经不同冻融循环后混凝土进行一定幅值的加载历史后,按照不同应变率单调加载直至破坏,并通过Najar能量法对损伤变量D进行了定义,从弹性模量、应变速率和预加载历史三个因素对试件进行损伤分析。试验结果表明,随应变速率的增加,混凝土强度总体呈线性增长,强度增加比例为40%左右,两者拟合后发现预加载历史对混凝土强度的增幅更敏感;随着预加载历史的增大,混凝土强度呈现出先增大后减小的趋势;弹性模量、应变速率和预加载历史三者之间预加载历史的损伤率敏感性更高。随着预加载历史的增大,正式加载时混凝土的压密阶段提前,损伤快速发展阶段提前。     

冷驱动下蚕豆细胞结构变化规律实验研究

为研究冷驱动下的种子细胞在冻结相变过程中细胞大小及细胞壁渗透率的变化,利用低温冷冻实验台,将蚕豆切片进行冷却实验,分别在不同冷却速率下,观察细胞形态的变化,研究不同冷却速率下的细胞内结冰温度、细胞结构、细胞内压的变化,并计算细胞膜的渗透率。结果表明:蚕豆的结晶温度随着冷却速度的增加而降低;细胞内压随细胞体积而变化;渗透率随温度的降低而升高,随着降温速度的加快而增大。     

MILD条件下氢-天然气混合燃烧特性及排放物分析

针对目前天然气掺氢后燃烧效率及氮氧化物排放研究较少的问题,应用组分输运模型、涡耗散概念燃烧模型和Do辐射模型,结合GRI-22化学反应机理,建立柔和燃烧模拟模型,通过与实验结果对比验证了模型的可靠性,进一步应用该模型分析不同掺氢比例对燃烧特性的影响。结果表明,随着掺氢比例增加,燃料与氧化剂的混合程度逐渐提高,混合气体的径向分量不断减小;由于反应速率和放热速率提高,燃烧器内部的温度升高,热力型氮氧化物含量增高,主要集中于燃烧器后端;燃料进口速度增大会导致燃烧器内燃烧不完全、出口处温度降低,氧气浓度升高,氮氧化物含量降低。研究发现,天然气中掺入氢气更有利于达到柔和燃烧条件。     

再生温度和来流参数对柴油机颗粒过滤器再生和 过滤特性影响的试验研究

基于外加热源再生性能测试台架,研究了不同再生温度和不同来流流量对柴油机颗粒过滤器(diesel particulate filter,DPF)出口颗粒排放的影响。试验结果表明:加载量为2.5g/L时,DPF出口颗粒物出现一个颗粒数浓度波峰;加载量为5.0g/L时,DPF出口颗粒物出现两个数量浓度波峰。相同来流流量下,再生效率和总质量浓度随着再生温度的增加而增加;升温阶段出口颗粒物以核模态为主;再生阶段时,内部出现温度波峰且出口颗粒物以50nm以上聚集态颗粒为主。相同再生温度下,加载量为2.5g/L时再生效率和总质量浓度随着来流流量的增加而增加,升温和再生阶段出口颗粒物均以核模态为主;加载量为5.0g/L时再生效率和总质量浓度随来流流量的增加呈现先增加后减少的趋势,升温阶段出口颗粒物以核模态为主,再生阶段在大流量时有部分聚集态颗粒物排出。     

CO_2/SiH_4气体流量比对氢化硅氧(SiO_x:H)薄膜微结构和光学特性的影响

采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法,以不同的二氧化碳与硅烷气体流量比(R_C=[CO_2]/[Si H_4]=0、0.5、1、2)和不同的衬底温度(200和250℃)在高气压(220 Pa)和高功率密度(1 W/cm~2)条件下制备了一系列的氢化硅氧(SiO_x∶H)薄膜。运用Raman谱、XRD和紫外-可见光透射谱(UV-VIS)对材料的微结构和光学特性进行测试与分析。实验发现,薄膜沉积速率高达0.60 nm/s;同时,随着掺入气体CO_2流量增加,薄膜由微晶+非晶两相结构逐渐转化为非晶相;在500~750 nm波长范围内,氧的掺入使薄膜折射率下降(从3.67到2.65)、光学带隙增大(从1.52~2.26 eV)。     

气流温度脉动对煤粉颗粒瞬时热解挥发速率的影响

研究了热气流中气相温度脉动对煤粉颗粒瞬时热解挥发速率的影响．计算结果表明,在不同的气相平均温度条件下,不同粒径煤粉颗粒的瞬时热解挥发速率均受到气相温度脉动的影响．考虑气相温度脉动与未考虑气相温度脉动相比,煤粉颗粒的瞬时热解挥发速率有明显的不同,其峰值增加的幅度超过了谷值降低的幅度．因而气相温度脉动会导致煤粉颗粒热解与挥发分释放的加快．     

榆林木热重及热解动力学分析

对榆林木采用热重分析,通过不同升温速率(10、30、50、80℃/min)下的热解实验,得到TGDTG曲线,分析榆林木的热解特性,结果表明:将榆林木的热解过程分为干燥脱水、挥发分热解、炭化三个阶段,随着升温速率的增加,挥发分热解温度范围扩大,最大失重率所对应的温度升高;采用Lyon积分算法,得到活化能数值随着热解转化的不同阶段而不同,为78.47~271.58k J/mol,炭化阶段活化能最高,其次是挥发分,最小的是脱水。同时验证了:榆林木的热解反应与阿尼乌斯的一阶单步反应具有良好线性相关度。