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最新刊期
2017年第51卷第5期
本期电子书
封面故事
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高温套管式熔融盐相变蓄热器蓄热性能实验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
马朝 1, 何雅玲 1, 袁帆 1, 吕硕 2, 朱桂花 2
2017, 51(5): 1-8. DOI: 10.7652/xjtuxb201705001
摘要:为揭示高温熔融盐相变蓄热器的蓄放热特性,并进一步提高其蓄热性能,搭建了高温梯级熔融盐相变蓄热实验台(最高蓄热温度可达800 ℃),对高温套管式熔融盐相变蓄热器开展了蓄/放热性能实验研究。首先选择蓄热性能优良的二元碳酸盐作为高温相变蓄热材料,测试了其热物性; 其次实验研究了高温套管式熔融盐相变蓄热器的总蓄/放热时间、平均蓄/放热速率以及蓄热效率等蓄/放热性能。结果显示:相变蓄热材料的熔化过程存在着非均匀性; 在放热过程中,位于不同位置的相变蓄热材料存在着不同程度的过冷现象。最后,实验研究了在熔融盐侧添加环形肋片对高温熔融盐相变蓄热器的蓄/放热性能的强化效果,以及空气温度、质量流量等运行参数分别对光管和肋片管相变蓄热器总蓄/放热量、平均蓄/放热速率以及蓄热效率的影响。结果显示,在添加肋片后,相变蓄热材料温度分布更加均匀,蓄热过程结束时相变蓄热材料的最大温差由51.1 ℃下降到43.2 ℃,下降了15.4%,高温相变蓄热器的平均蓄热速率与平均放热速率分别增加了6.8%和9.1%。实验结果可为后续高温梯级熔融盐相变蓄热器的性能研究以及实际应用提供参考。
关键词:熔融盐相变蓄热器;非均匀性;过冷现象;传热强化
1290
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6
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13
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更新时间:2025-07-09
缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王斯民 1, 简冠平 1, 肖娟 1, 王家瑞 1, 文键 2
2017, 51(5): 9-15. DOI: 10.7652/xjtuxb201705002
摘要:为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小; 壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关; 螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。
关键词:缠绕管式换热器;结构参数;多目标优化;数值模拟
1173
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6
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更新时间:2025-07-09
O
2
/CO
2
燃烧条件下NO
2
还原特性的实验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王鹏乾, 王长安, 杜勇博, 张龙飞, 车得福
2017, 51(5): 16-22+141. DOI: 10.7652/xjtuxb201705003
摘要:为探究O
2
/CO
2
燃烧条件下NO
2
的还原特性,利用固定床反应实验系统,研究了温度、矿物质、灰分以及反应气氛变化对NO
2
还原行为的影响规律与作用机理。实验结果表明:NO
2
的还原率随反应温度升高而增大,当反应温度大于873 K时,NO
2
还原反应显著加快; 反应温度为1 073 K时,NO
2
还原率达到90%以上。煤灰中主要的矿物质成分对NO
2
还原过程表现出催化促进作用,相应矿物质催化NO
2
还原的活性顺序为Fe
2
O
3
>MgO>CaO>Al
2
O
3
>Na
2
CO
3
>K
2
CO
3
>SiO
2
。准东煤灰中活性矿物质成分含量较高,煤灰对NO
2
还原的催化活性顺序为五彩湾煤灰>天池煤灰>灵新煤灰。此外,O
2
/CO
2
燃烧气氛中CO体积分数的增加会促进NO
2
的还原,高体积分数的CO
2
对NO
2
的还原有明显的促进作用,而O
2
体积分数的增加会在一定程度上抑制NO
2
的还原。动力学分析结果表明,O
2
/CO
2
燃烧中局部高体积分数CO降低了NO
2
还原的表观活化能,从而能够促进NO
2
的还原。
关键词:NO2还原;O2/CO2燃烧;碱金属;准东煤
895
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更新时间:2025-07-09
纳米多孔结构单晶硅热电薄膜声子热导率数值研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
毕成, 唐桂华, 傅博
2017(5): 23-30.
摘要:为降低多孔热电薄膜的热导率来提升其热电转换效率,基于离散坐标法和松弛时间近似模型求解声子Boltzmann输运方程,对单晶硅纳米多孔热电薄膜声子热导率进行了数值研究,获得了多孔硅薄膜厚度、孔隙率、边界镜面率和声子散射边界面积对其热导率的影响规律,讨论了孔隙率、多孔薄膜厚度对薄膜各向异性导热特性的影响。结果表明:随着孔隙率的增加及薄膜厚度的减小,热导率逐渐降低;当孔隙率增加到64%,且硅薄膜厚度减小到块材料硅声子平均自由程的1/10时,与块材料热导率相比,薄膜热导率至少下降两个数量级。通过分析多孔薄膜中的热流分布特性,提出了优化设计薄膜多孔结构的方法,为设计低热导率高效热电薄膜提供了理论依据。
关键词:热电薄膜;纳米多孔材料;声子热导率;单晶硅
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3
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更新时间:2025-07-09
柴油引燃直线氢内燃机稀薄燃烧特性研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
杨振中 1, 秦朝举 1, 2, 张卫正 2, 原彦鹏 2, 宋立业 2
2017, 51(5): 31-36. DOI: 10.7652/xjtuxb201705005
摘要:直线氢内燃机特殊的自由活塞运动导致了较低的燃烧反应速率和放热等容程度。为减少燃烧时间损失,提高能量利用效率,在一台直线氢内燃机中尝试应用了引燃稀薄燃烧技术。首先通过原理试验验证了引燃稀薄燃烧技术的可行性,然后采用一种耦合活塞运动的迭代计算方法对柴油引燃直线氢燃料内燃机燃烧性能和运行特点进行了模拟研究。结果表明:采用引燃燃烧技术,有助于提高直线氢内燃机的燃烧速度,减小放热时间损失,增加指示效率。相对于传统点燃燃烧,引燃技术能够提高直线氢内燃机活塞往复运动频率和压缩比,增加直线氢内燃机输出功率,但是引燃燃烧会轻微加重直线氢内燃机的NO
x
污染物排放。
关键词:直线氢内燃机;稀薄燃烧;引燃;燃烧速率;活塞运动
1847
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5
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更新时间:2025-07-09
旋转半径和叶片安装角对动叶旋流冷却流动和传热特性的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
杜长河, 范小军, 李亮, 丰镇平
2017, 51(5): 37-42+148. DOI: 10.7652/xjtuxb201705006
摘要:针对航空发动机涡轮动叶片中应用旋流冷却的问题,建立了旋转条件下的旋流腔冷却模型,比较了静止和旋转条件下冲击与旋流冷却的流动传热特性差异,研究了旋转半径和叶片安装角对旋流冷却特性的影响规律。研究结果表明:叶片旋流腔旋转显著改变旋流冷却气动传热特性,旋转条件下旋流腔产生离心力和科氏力; 离心力驱使冷气向叶顶方向运动,加强冷气横向冲击作用,使得高传热区域向叶顶方向偏移; 科氏力方向为轴向上游或下游,引起冷气轴向回流,增强冷气掺混,减小射流冷气周向速度,显著降低了传热强度; 旋转条件下,旋流冷却传热强度比冲击冷却提高了27.6%; 与静止条件相比,旋转数为0.819时冲击冷却传热强度减小了30.0%,旋流冷却传热强度减小了18.6%; 叶片旋流腔旋转半径增大时,冷气周向速度稍有减小,靶面平均Nu略有减小; 叶片安装角增大时,旋流冷却流场和平均Nu不变,周向平均Nu分布均匀性降低。
关键词:旋流冷却;旋转半径;叶片安装角;流动传热
833
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更新时间:2025-07-09
三维不规则窦房结电生理模型的建立及其图形实现
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张虹, 刘袁, 刘炀, 金印彬
2017(5): 43-47.
摘要:针对窦房结三维电生理建模复杂、仿真运算量大等问题,提出了一种有效的解决方法。首先利用建模软件建立右心房三维不规则立体模型,再利用网格划分软件剖分为四面体网格,最后根据网格的位置赋予窦房结和心房细胞属性建立电生理模型。数值解算时采用算子分裂法和有限体积法,分别对反应-扩散方程和单纯描述电扩布的微分方程进行了处理,同时利用高性能图形处理单元(GPU)在CUDA(compute unified device architecture)编程环境下实现程序的并行加速。另外,从减少CPU和GPU间的数据交换频率、参量存储方式等多方面对程序加以优化。计算结果表明,所建模型无论是单细胞动作电位还是膜电位的传导均符合正常的电生理特征。通过与串行程序及基于4核8线程CPU编写的共享内存式OpenMP并行程序进行比较,基于GPU的CUDA程序可将运行耗时减少90%以上,CPU和GPU间的数据交换仅占总耗时的3%,且组织模型越大,网格划分越细致,GPU的加速效果愈显著。
关键词:图形处理单元;并行计算;窦房结;有限体积法
995
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更新时间:2025-07-09
稀疏随机纠删码:一种大规模数据存储容灾方法
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
滕鹏国 1, 陈亮 1, 袁德砦 1, 2, 王晓京 1
2017, 51(5): 48-53. DOI: 10.7652/xjtuxb201705008
摘要:针对海量数据存储容灾系统中对扩展性、可靠性及高效性方面的需求,提出了一种高容灾可扩展且能够高概率译码恢复的高效大数据存储容灾算法。该算法利用等行重稀疏随机矩阵高概率行满秩的性质,用来实现数据高效可靠的存储容灾。首先,根据存储系统规模及容灾需求设置相应的编码参数; 然后,采用等行重稀疏随机矩阵构造校验矩阵,并且产生相应的生成矩阵; 最后,将数据文件分块编码到n个存储节点上,实现不同规模、不同容灾需求下的数据容灾存储,并通过设置合理的随机冗余,从而实现对译码成功率的控制。实验和理论分析表明:算法所提存储容灾技术可实现容灾能力不受素数或有限域大小的限制,而是根据存储规模及容灾需求灵活扩展; 基于合理的随机冗余,译码成功率趋于1,实现了高可靠的数据容灾存储; 在较大规模存储系统中,算法编译码速率是相应经典RS和CRS编码方案的2倍以上,并在较大码长下具有近似最大距离可分(MDS)的性质,可达到近似最优的存储空间利用率。
关键词:存储系统;容灾技术;纠删码;稀疏随机矩阵
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更新时间:2025-07-09
图形处理器上免组装有限元屈曲分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
卞翔, 方宗德
2017(5): 54-59.
摘要:为了提高大型三维有限元屈曲分析的速度,克服大规模屈曲拓扑优化的计算速度制约,提出了一种基于免组装有限元的线性屈曲分析算法。针对屈曲分析涉及应力刚度矩阵的特殊性,使用了逆迭代法求解特征值问题;利用体素网格的单元一致性,免组装有限元避免了总体刚度矩阵的组装和存储,减少了计算过程中的内存占用,且有利于并行运算;在图形处理器(GPU)上进行稀疏矩阵与向量乘积的运算,利用并行运算进一步加速了有限元的求解速度。算例结果表明,该算法能有效提高大型三维结构屈曲分析的计算速度,与商用软件Ansys、HyperWorks相比,计算时间可减少60%以上,且随着模型自由度的增加,计算速度提高的程度更加显著。
关键词:屈曲分析;免组装有限元;体素化;图形处理器
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更新时间:2025-07-09
考虑定子各向异性的永磁同步电机振动噪声优化
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
左曙光, 张耀丹, 阎礁, 张国辉, 林福, 吴双龙
2017(5): 60-68.
摘要:为了有效降低永磁同步电机的振动和噪声,在考虑定子各向异性建模的基础上,提出了一种通过定子结构模态规划来优化振动噪声的方法。首先分析了对定子模态频率较为敏感的各向异性材料参数,通过定子铁芯和总成的模态试验进行了参数识别;随后分析了电机在额定工况下的振动和噪声峰值来源,并且在电磁力二维分解的基础上提出了降低电机噪声的模态规划目标;最后分析了主要结构参数对定子模态频率的灵敏度,最终选择定子轭部厚度作为优化参数来实现模态频率的规划。研究结果表明:通过考虑定子材料的各向异性可以建立较为准确的定子模型,模态频率计算值与实测结果的误差都在4%以内;仿真优化后的电机振动峰值下降了58%,总体噪声功率级(A)降低了4.3dB。
关键词:永磁同步电机;定子各向异性;建模;电磁力;模态规划;振动噪声
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更新时间:2025-07-09
仿生含油叠层复合材料的高温摩擦学性能
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
张东亚 1, 高峰 1, 王建磊 1, 张辉 2, 董光能 2
2017, 51(5): 69-74+155. DOI: 10.7652/xjtuxb201705011
摘要:为了改善聚合物的高温摩擦学性能,从仿生学设计角度出发,将聚α烯烃(PAO)润滑油加入聚合物获得含油聚合物,并将含油聚合物填充至叠层沟槽表面,制备了含油叠层复合材料,并利用销盘摩擦试验机研究了不同温度下该材料的摩擦学性能。摩擦试验结果表明:随着试验温度升高,无油叠层复合材料的摩擦因数显著增大,并在150 ℃时发生润滑失效; 含油叠层复合材料在25~150 ℃范围内具有极低的摩擦因数,但在200 ℃时平均摩擦因数增大到0.18。采用扫描电子显微镜进行磨损表面形貌分析,发现在高温摩擦时,无油叠层复合材料的金属表面为严重的磨粒磨损,聚合物表面为烧蚀磨损; 含油叠层复合材料的金属表面为轻微的擦伤,聚合物表面为塑性流动。分析表明,含油聚合物的多孔结构中储存着润滑油,在温度激励下润滑油发生迁移运动,在热驱动下润滑油向摩擦表面渗出并能形成稳定的润滑油膜,从而改善了叠层复合材料的高温润滑寿命。
关键词:含油叠层复合材料;平均摩擦因数;高温摩擦学性能
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更新时间:2025-07-09
新型变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副的啮合特性与传动性能
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
韩振华, 石万凯, 徐浪, 刘昶
2017(5): 75-87.
摘要:根据摆线针轮少齿差行星传动原理,把圆形针齿齿廓看作两焦点重合的特殊定曲率椭圆曲线,在此基础上提出了一种新型高性能变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副:引入轴长系数λ分析了变曲率椭圆齿廓曲线的几何原理;基于微分几何和齿轮啮合原理,建立了新型变曲率椭圆内齿齿廓方程,并推导了与其共轭的少齿差行星齿廓方程;分析了该新型齿轮副的啮合线、根切条件、啮合界限、压力角、诱导法曲率和滑动率等啮合特性。研究表明:新型齿轮副具有多齿啮合特性;根切界限方程和啮合界限模型分别为共轭齿廓的根切判定、椭圆内齿的齿根优化提供了有效的理论设计方法;相对于摆线行星传动,当齿高确定时,减小轴长系数λ可降低齿轮副压力角、诱导法曲率以及滑动率敏感区间的滑动率幅值和平均值。应用该新型齿轮副对发动机可变气门正时系统的减速装置进行了机构设计与传动性能仿真分析,结果表明:相对于同类型的摆线行星传动,新型齿轮副在传动效率与传动精度方面具有优势。最后加工出了减速装置的物理样机,并测试了样机的回差。测得的回差能很好地满足设计要求,表明回差仿真模型与仿真结果具有合理性。
关键词:齿形;少齿差;行星传动;啮合原理;啮合特性
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更新时间:2025-07-09
倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑分析
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
金宽, 柳在鑫, 张翠
2017, 51(5): 88-94. DOI: 10.7652/xjtuxb201705013
摘要:为了研究倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的共轭齿对在啮合传动过程中的润滑特性,在其啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,根据牛顿流体弹流润滑模型建立了倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑简化模型及线接触弹流数学模型,利用牛顿迭代法和牛顿-拉夫逊法进行了数值求解,得到了该传动副的油膜压力及油膜厚度曲线,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明:该传动副具有较好的润滑性能; 喉径系数和滚柱偏距是影响润滑特性的重要因素,滚柱半径和倾斜角对润滑特性的影响较小; 蜗轮齿顶处的润滑效果优于蜗轮齿根处; 要使传动副保持良好的润滑性能,喉径系数不宜过小,滚柱偏距不宜过大。
关键词:双滚子;环面蜗杆传动;弹性流体动力润滑;油膜压力;油膜厚度
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更新时间:2025-07-09
单滴燃料高压着火与燃烧特性的试验研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
马志豪 1, 贾义 1, 李智博 1, 朱宇东 1, 陈占耀 1, 胡二江 2
2017, 51(5): 95-101+155. DOI: 10.7652/xjtuxb201705014
摘要:采用挂滴法对正常重力条件下正十七烷液滴的高压着火与燃烧现象进行了试验研究,采用嵌入液滴内部的热电偶和高速相机分别记录了液滴温度变化和液滴发展情形。试验结果表明:随着环境压力的提高,液滴着火区域减小且靠近液滴表面,燃烧火焰中碳烟的生成增多,火焰宽度减小; 在亚临界压力下液滴温度曲线在着火时突变,之后会维持一段较为平坦的过程,而在超临界压力下液滴温度曲线斜率较大,液滴界面温度超过了燃料临界温度; 环境压力小于0.6倍临界压力时,液滴着火温度随着压力的提高迅速升高且在临界压力附近温升停止,而环境压力大于1.2倍临界压力时,液滴着火温度随着压力的提高继续升高; 亚临界压力下液滴燃烧时间随着环境压力的提高迅速缩短,此时相平衡控制着液滴燃烧速率,而超临界压力下液滴燃烧时间不再继续缩短且趋于稳定,此时液滴已不存在相变过程,扩散系数开始影响燃烧速率。该结果可为高压环境中发动机着火及燃料燃烧特性研究提供参考。
关键词:燃料液滴;燃烧;超临界;液滴温度
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更新时间:2025-07-09
高压比离心叶轮气动强度多学科优化与知识挖掘
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李琛玺, 王静, 宋立明, 李军, 丰镇平
2017, 51(5): 102-111. DOI: 10.7652/xjtuxb201705015
摘要:通过引入数据挖掘技术,耦合RANS方程求解技术、有限元分析方法、自适应多目标差分进化算法和非均匀B样条曲面造型方法,提出了高压比离心叶轮多学科多目标设计优化方法。该方法包括:利用研发的优化平台获取给定设计空间内性能最优的解,涉及优化算法、参数化方法、约束处理和多学科性能评估4个模块,前3个模块通过自主编程完成,最后1个模块通过编写软件接口、利用NUMECA和ANSYS软件生成; 利用数据挖掘技术,如总变差分析,对设计空间进行知识挖掘,由此识别出对性能影响显著的变量。以等熵效率最高和叶轮表面最大离心应力最小为目标,开展了典型高压比离心叶轮SRV2-O的优化设计,优化后等熵效率提高了2.00%,最大应力降低了2.08%; 通过对优化设计的分析和对设计空间的知识挖掘知,对类似高压比离心叶轮进行设计时,应重点控制扩压段轮盖的设计以减小叶顶泄漏流的影响,通过减小流动通道面积以减小泄漏流的损失。该结果可为类似离心叶轮设计提供借鉴。
关键词:高压比离心叶轮;自适应多目标差分;进化算法;多学科设计优化;知识挖掘
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更新时间:2025-07-09
柴油机复合涡轮余热发电系统及电动热管理用电系统综合节油潜力研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
何冠璋, 谢辉, 谷志伟
2017, 51(5): 112-120. DOI: 10.7652/xjtuxb201705016
摘要:针对发电复合涡轮余热回收技术对发动机燃油经济性影响的评价及节油潜力的问题,基于自行研制的发电复合涡轮余热回收系统及电动热管理系统,在回收电能得到使用的条件下研究了影响发动机燃油经济性的关键因素及两套系统的综合节油潜力。首先,分别分析了发电复合涡轮转速和发动机入口水温对复合涡轮余热系统的发电功率和热管理电动附件耗电功率的影响,明确了产能及用能的变化规律; 其次,基于实测数据分析了试验条件下柴油发动机复合涡轮余热发电与电动热管理用电的实际综合节油能力,明确了影响发动机燃油经济性的关键因素; 最后,根据关键因素影响油耗的规律对两套系统的综合节油潜力进行了预测分析。结果显示:柴油发动机在1 300 r/min试验转速且负荷分别为25%、50%和75%工况下,复合涡轮发电量均能满足电动热管理附件的用电需求,发动机比油耗与基础发动机相比分别降低7.2%、4%和2.6%; 增压涡轮及动力涡轮的等熵效率是影响系统燃油经济性的重要因素,提升等熵效率可降低废气能量回收过程中的泵气损失; 在试验转速且负荷为75%工况下,随着等熵效率的提升,比油耗可在实测综合油耗的基础上进一步降低,最大降幅为4.1%,若考虑产、用能平衡策略,则该工况下比油耗可降至180.8 g/(kW?h)。所提产、用能方案及分析方法可为基于余热回收技术开展的发动机节能减排研究提供参考。
关键词:柴油机;发电复合涡轮;电动热管理;节油潜力
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更新时间:2025-07-09
Least-Squares及Galerkin谱元方法求解环形区域内的泊松方程
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
王亚洲, 秦国良
2017, 51(5): 121-127. DOI: 10.7652/xjtuxb201705017
摘要:为研究基于Least-Squares变分及Galerkin变分两种形式的谱元方法的求解特性,推导了极坐标系中采用两种变分方法求解环形区域内Poisson方程时对应的弱解形式,采用Chebyshev多项式构造插值基函数进行空间离散,得到两种谱元方法对应的代数方程组,由此分析了系数矩阵结构的特点。数值计算结果显示:Least-Squares谱元方法为实现方程的降阶而引入新的求解变量,使得代数方程组形式更为复杂,但边界条件的处理比Galerkin谱元方法更为简单; 两种谱元方法均能求解极坐标系中的Poisson方程且能获得高精度的数值解,二者绝对误差分布基本一致; 固定单元内的插值阶数时,增加单元数可减小数值误差,且表现出代数精度的特点,误差降低速度较慢,而固定单元数时,在一定范围内数值误差随插值阶数的增加而减小的速度更快,表现出谱精度的特点; 单元内插值阶数较高时,代数方程组系数矩阵的条件数急剧增多,方程组呈现病态,数值误差增大,这一特点限制了单元内插值阶数的取值。研究内容对深入了解两种谱元方法在极坐标系中求解Poisson方程时的特点、进一步采用相关分裂算法求解实际流动问题具有参考价值。
关键词:Least-Squares变分;Galerkin变分;谱元方法;Poisson方程;极坐标系
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更新时间:2025-07-09
采用关联模型的离心压缩机喘振工况数值研究
封面论文
封底论文
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史云昊, 陈雪飞, 宁远钊, 毛远帆, 秦国良
2017, 51(5): 128-133. DOI: 10.7652/xjtuxb201705018
摘要:为了研究管网系统特性对离心式压缩机喘振的影响,建立了包含温度项的关联模型,将管网效应耦合到压缩机出口的边界条件中,实现了压缩机系统从稳定工况到喘振工况的数值模拟。对一离心压缩机流道和无叶扩压器流场进行了非定常数值模拟,结合关联模型得到喘振时压缩机出口处压力及质量流量脉动随时间的变化情况,分析了管网容量、管网出口流量等管网参数对压缩机系统喘振的影响。模拟结果显示:所建模型能捕捉到喘振工况下压缩机出口的参数变化特征; 随着管网容量的增大或管网出口质量流量的减小,压缩机出口流量、总压波动幅值增大,工况向喘振振荡特性转变; 管网容量对失速频率影响较大,而管网出口流量的变化对压缩机的失速频率影响较小。该研究对进一步分析压缩机管网系统相互影响和喘振预测具有参考价值。
关键词:离心压缩机;喘振;管网系统;数值模拟;关联模型
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更新时间:2025-07-09
CO
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和水蒸气对稀燃NO
x
催化转化器的影响
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
刘世宇 1, 李志军 1, 史春涛 2, 申博玺 1, 孔祥金 1, 姜瑞 1
2017, 51(5): 134-141. DOI: 10.7652/xjtuxb201705019
摘要:针对稀燃NO
x
催化转化器(LNT)在工作阶段CO
2
和水蒸气的体积分数对稀燃汽油机经济性及排放性的重要影响,结合LNT工作过程对吸附过程进行了建模。LNT入口边界条件由试验数据测得,在缩核模型基础上通过建立LNT工作过程模型分别探究了CO
2
、水蒸气以及二者同时存在时对LNT吸附过程的影响,通过分析BaO和Ba(OH)
2
的吸附机理研究了3种吸附载体BaO、Ba(OH)
2
及BaCO
3
在不同气体组分下的覆盖率变化。结果表明:CO
2
会显著降低LNT对NO
x
的吸附效率,且降低的效果与CO
2
的体积分数基本无关; 水蒸气在一定程度上会降低LNT工作过程的吸附效率,其影响比CO
2
的影响小,且随着水蒸气体积分数的增大,LNT吸附效率降低更明显; CO
2
和水蒸气同时存在时吸附效率介于单独CO
2
条件和单独水蒸气条件二者之间。
关键词:稀燃;催化转化器;CO2;水蒸气;吸附效率
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更新时间:2025-07-09
十二烷基二甲基甜菜碱对Ti/PbO
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电极的改性研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
李晓良, 徐浩, 延卫
2017, 51(5): 142-148. DOI: 10.7652/xjtuxb201705020
摘要:为了提高PbO
2
电极在处理有机废水过程中的催化性能及稳定性能,采用两性离子型表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)以电沉积方式对PbO
2
电极进行改性。利用扫描电镜、X射线衍射对电极涂层进行形貌、晶相分析,通过循环伏安扫描、交流阻抗、X射线光电子能谱、降解酸性红G(ARG)和强化寿命实验对电极性能进行评估,并考察了BS-12对电极性能的影响。结果表明,BS-12可明显细化电极表面颗粒,增大涂层比表面积,提高电极析氧过电位和电荷传输速率,适量的改性可有效提高电极的催化性能及稳定性能。对于最优改性电极PbO
2
-BS-12(0.1),电解60 min后ARG的脱色率高达85.1%,其强化寿命可达到138.5 h,是改性前电极寿命(96 h)的1.4倍多。
关键词:十二烷基二甲基甜菜碱;改性;PbO2电极;电催化氧化;废水处理
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更新时间:2025-07-09
复杂载荷下轴流压气机叶片疲劳损伤数值研究
封面论文
封底论文
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AI导读
付曦, 张俊红, 寇海军, 刘萌, 林建生
2017, 51(5): 149-155. DOI: 10.7652/xjtuxb201705021
摘要:为提高叶片的服役寿命,针对压气机叶片疲劳损伤进行了数值研究。在获取叶片表面气动压力及强度分布的基础上,结合非线性连续损伤力学模型,得到叶片多级加载损伤累积方程,提出了开展结构寿命预测和损伤评估的数值计算方法。对轴流压气机叶片在典型工况转速下受离心、气动复杂载荷作用下的应力分布规律和疲劳损伤行为进行了分析。计算结果表明:叶片排气侧4%叶高处有明显的应力集中,容易发生疲劳失效; 在叶片疲劳加载过程中,损伤累积速率逐渐增大,加载周期的末期易发生瞬时断裂; 考虑载荷顺序对损伤累积行为的影响,和Miner线性损伤模型相比,多级加载损伤模型体现了损伤演化过程的非线性,计算结果更为准确。
关键词:压气机叶片;复杂载荷;多级加载;疲劳损伤;数值计算
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更新时间:2025-07-09
垫升轴流风扇的静叶优化设计及内部流动机理数值研究
封面论文
封底论文
增强出版
AI导读
董玮 1, 楚武利 1, 2, 张皓光 1, 王维 1
2017, 51(5): 156-164. DOI: 10.7652/xjtuxb201705022
摘要:以气垫船大型垫升轴流风扇为研究对象,在保证网格无关性及总性能数值结果与试验结果相吻合的基础上,结合人工神经网络技术及遗传算法对静叶中弧线开展优化设计,分析静叶叶型及风扇总性能变化情况。在流量系数分别为0.28、0.35、0.45的3种工况点,研究了原始静叶及优化后静叶通道内部流动机理,揭示了影响静叶内部流动稳定性的原因,由此提出了减小静叶通道内流动损失的方法。研究结果表明:通过优化静叶几何进、出口角,即减小攻角、略微增大落后角,在主要流量工况范围内可抑制通道内的二次流流动,在保证压力不降的情况下提升效率、降低功率,其中设计流量工况点效率提升达7%以上; 在静叶上,通过减小几何进口角、增大几何出口角,可以起到调整叶片表面载荷分布、降低流动损失、提高气体通流能力的作用。该结果可为研究叶轮机械内部复杂流动提供参考。
关键词:轴流风扇;静叶;气动设计;流动损失
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更新时间:2025-07-09
应用点基局部光滑点插值法的固有频率上下界计算
封面论文
封底论文
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鲁欢 1, 于大鹏 1, 张桂勇 1, 2, 3, 刘宜军 1, 王海英 4
2017, 51(5): 165. DOI: 10.7652/xjtuxb201705023
摘要:针对传统有限元方法得到的刚度阵过硬导致所提供的固有频率上限值较为粗糙、点基光滑点插值方法得到的刚度阵过软导致所提供的固有频率下限值较为宽泛且存在时间不稳定性等问题,提出了点基局部光滑点插值法(NLS-PIM)。该方法将有限元和点基光滑点插值法相结合,对背景网格基础上形成的点基光滑域进行局部应变光滑,通过调整二者结合的权重来控制计算模型的整体刚度。研究发现,采用局部梯度光滑方法控制模型刚度而形成的点基局部光滑点插值法,克服了点基光滑点插值方法的时间不稳定性及有限元法的固有缺陷,且能提供更为精细的固有频率上下界区间。所提方法简便、实用、易于实现,可用于复杂问题求解。
关键词:固有频率;有限元方法;点基光滑点插值法;局部应变光滑
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更新时间:2025-07-09
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