压力位差式气体层流流量传感器开发

基于压力位差式气体层流流量技术,进行了新型层流流量传感器的设计和测试工作.传感器由本体和集成盖板两部分组成,壳体采用一体化加工,毛细管组固定于壳体的两个流道中,取压盖板使用内部嵌入式管路联通的方式代替外部取压管,毛细管组、滤网、管路连接件等均采用模块化设计,差压、绝压和温度传感器集成在取压盖板上.分析了传感器工作原理,给出了修正公式,基于活塞式气体流量标准装置进行了空气和氮气两种介质的实验测试,最大流量约为50 L/min.测试结果显示,两种气体的流量测量误差均小于±0.8％,量程比达到250倍.预计这种传感器可以在微小气体流量准确测量领域获得应用.     

阀门流量特性对功率振荡影响的仿真分析

为分析阀门流量特性对发电机组功率振荡的影响机制,建立了考虑阀门流量特性的机电耦合仿真模型,并通过仿真实验分别研究了流量特性的数值偏差和变化率偏差对机组功率阶跃响应的影响。仿真结果表明,若阀门流量特性的偏差只是数值偏差,不存在变化率偏差时,机组的功率响应特性基本不变。当阀门流量特性的变化率偏差超出汽轮发电机组整体闭环系统的稳定裕度时,机组就容易在小扰动情况下出现功率振荡。     

暖风器集箱系统并联管组流量偏差因素的研究

低温省煤器与暖风器联合循环系统是一种能够有效提高机组效率、解决空气预热器堵塞问题的系统,目前在不少电站锅炉上已有应用,取得了较好的效果。但是,在实际应用中,该系统普遍存在流量分配不均匀的问题,尤其在北方冬季会出现暖风器换热管由于流量偏差而导致的冻裂现象,严重影响设备的安全运行。针对该问题,从暖风器内工质流量分配的机理入手,分别建立了基于FLUENT平台的数值计算模型和基于Visual Basic 6.0平台的水动力计算模型。通过大量的计算对比,深入分析了热负荷、工质侧重力、工质流速、管间距、进出口集箱布置位置等参数对换热管流量不均的影响。研究结果表明：随着热负荷的增加,流量偏差显著增大;随着集箱高度的增加,集箱内重力影响增大,流量偏差也会明显变大;随着流速的增加,强制流动在集箱内的作用逐渐增强,弱化了集箱内的重力影响,流量偏差变小。热负荷和重力的耦合作用是导致暖风器内流量偏差的主要原因。最后,基于计算分析的结果,提出了抑制流量偏差的几种方案。研究成果为暖风器的合理设计和解决暖风器换热管冻裂问题提供了有力的技术支持。     

多喷嘴分布对流量测量影响的CFD分析

喷嘴流量计是实验室测量风量的一种准确又方便的装置.本文基于GB/T1236-2017建立使用多喷嘴测量流量的风室仿真模型.通过对比不同模型计算流量和给定进口流量偏差发现在多喷嘴流量测量范围内喷嘴分布导致的测量偏差总体都较小;同时多喷嘴中流通面积大的喷嘴不适合安装在接近取压截面四边的中点位置附近,并且在该中点位置附近喷嘴尺寸相差越小测量越准确.     

基于MEMS的液压系统V锥传感器的仿真研究

在液压系统中,由于液压传动的特点以及液压油的局限性,在针对流量的测量过程中,目前很难找到比较理想的动态测量仪表.为了改善这一现状,在应用压力梯度法测量液压系统流量研究的基础上,将先进的MEMS技术与传统V锥流量传感器相结合,提出一种在管内直接获得压羞信号,进而测得流量的新方法.同时推导了流量-差压数学模型,并利用Fluent仿真了 V锥体关键参数(前锥角θ及等效直径比β)对流场性质的影响,仿真结果表明:前锥角的最佳取值范围为45°～60°,等效直径比的最佳取值范围为0.75～0.85.     

自然通风直接空冷系统蒸汽分配管阻力特性研究

新型自然通风直接空冷系统结合了传统直接空冷和间接空冷的优点,是电站冷端系统的重要选择之一。然而,目前国内外学者对直接空冷系统流动换热性能的研究并不充分,尤其是对于蒸汽分配管的流量分配及阻力特性研究则更为缺乏。采用数值模拟方法,建立了某660 MW机组自然通风直接空冷系统数学物理模型,包括自然通风直接空冷系统空气侧模型和树杈形蒸汽分配管道蒸汽侧模型,开发了直接空冷系统空气侧和蒸汽侧耦合计算方法,研究了不同环境风速下自然通风直接空冷系统竖直布置空冷凝汽器双层冷却三角流动换热性能与塔内蒸汽管道的蒸汽流量分配和阻力特性之间的相互作用规律,获得了不同气象环境条件下该自然通风直接空冷系统空气侧流动换热规律、蒸汽流量分配及蒸汽分配管道阻力特性变化规律。结果表明:有风条件下,冷却三角两层翅片管束流动换热性能存在差异,导致蒸汽流量分配曲线和阻力特性曲线向侧风扇区偏移;无风条件下,通过该树杈型蒸汽分配管道的蒸汽流量和压降分布均匀,体现了该蒸汽管道结构设计良好。该研究结果可为自然通风直接空冷系统的设计和运行提供参考。     

发电机定子内两相流动研究

随着发电机单机容量逐渐地提高,其对定子的冷却要求也随之提高。因此,笔者提出利用理论计算和实验研究相结合的方法对发电机定子蒸发冷却时的循环压降进行研究。首先,建立了发电机计算模型,通过对其计算分析,利用工质本身物理性质求解其放大倍数,然后通过案例获得了不同压力下和不同质量流量下放大倍数随含汽率的变化曲线,从而分析压力、质量流量对放大倍数的影响,并验证了采用该模型研究定子两相流动和传热特性的可行性。     

基于历史数据挖掘的调阀流量特性柔性优化

现代汽轮机控制系统中,汽轮机阀门流量特征管理是通过一组配汽 F(x)来实现的,即汽轮机阀门流量特性 曲线理论上是其流量特征的数值表征,当 DEH 设定的阀门流量特性曲线与实际流量特性一致时,汽轮机才会表现出 良好的性能.但现实生产过程中由于设备安装偏差、通流改造、DEH 改造、运行老化以及检修解体等原因,阀门实 际流量特性与配汽函数中参数设置不一样,造成负荷波动、一次调频品质不合格或机组协调能力不足等问题.而 DCS 系统中每天存储着数以亿计的运行数据,该数据能够真实、客观、全面反映机组运行特性,如果能利用历史数据挖掘 的办法,正确利用这些数据,发挥其作用和潜能,实现利用历史数据分析汽轮机阀门在各种工况下的流量特性,那么优化后的阀门流量特性曲线和实际流量特性更接近一致性,从而使汽轮机表现出良好的控制性能,大大提高负荷的控制精度和一次调频的调节性能.     

可逆式水轮机泵工况下驼峰现象的数值模拟

本文对具有高部分负荷驼峰的水泵水轮机泵工况进行了定常数值模拟和分析,并与实验结果进行了对比.结果表明:在网格生成时考虑流道边壁y-plus分布、并采用SST k-ω湍流模型能够较准确地模拟出可逆式水轮机泵工况下扬程-流量曲线的驼峰特性.通过进一步内部流动的分析发现,转轮进出口处的两段区域的流态和驼峰的形成有密切的联系.     

汽轮机阀门流量特性优化分析

汽轮机阀门流量特性与实际流量特性不符合,会影响机组负荷控制精度和一次调频能力。在测得实际流量特性的基础上,介绍了两种汽轮机阀门流量特性的优化方法,对测得的流量特性曲线进行主汽压力与温度的修正,修正后用Savitzky-Golay算法进行数据处理,并利用最小二乘法优化算法进行曲线拟合。以某电厂300MW机组为例,对其在顺序阀方式下出现负荷突变和调节缓慢的问题进行优化分析和仿真验证,优化后机组负荷与主蒸汽流量曲线获得了良好的连续性和线性度,提高了机组负荷控制精度及一次调频、AGC的合格率,优化分析具有较好的技术意义和实用性。     

全钒氧化还原液流电池的流场工程设计

采用流体动力学理论计算方法,研究了全钒氧化还原液流电池流场的工程设计和优化。结果表明,对于并行蛇形流场,当液流电池流道深度小于1．5mm时,减小深度可以大幅增加电解液流动过程中的压降,提高在多孔电极材料中的渗透率。为保证流道中电解液为层流流动,流道宽度和流道深度之和需大于某恒定值。并行直通流场中,液流流道深度超过1mm后,电解液在流动时几乎不发生向多孔电极材料的渗透,同时并行主流道宽度对于电解液的渗透率影响不明显。电解液流动过程中,并行蛇形流场的压降要比并行直通流场的压降高1—2个数量级。     

On-Chip Cell Sorting System Using Thermoreversible Gelation Polymer

We have developed a microfabricated fluorescence-activated cell sorter system using laminar flow of thermoreversible gelation polymer (TGP). The glass sorter chip consists of microchannels with two inlets for sample and buffer solutions, and two outlets for collection and waste of the specimen. A biological specimen containing fluorescently labeled cells, is mixed with a solution containing a TGP. The laminar flow of the mixed solution and buffer solution are then introduced into the sorter chip. The fluorescently labeled target cells were detected with sensitive fluorescence microscopy. In the absence of a fluorescence signal, the laminar flow of the specimen is directed into the waste channel. Upon detection of a fluorescence signal from the target cells, the sol-gel transformation was locally induced by site-directed infrared laser irradiation for the flow switching and for allowing the fluorescent cells to be channeled into the collection reservoir. The flow switching time of 100 ms was achieved. Using this system, we have demonstrated the sorting of Escherichia coli cells expressing fluorescent proteins. These cells were found to be viable after extraction from the sorting system, indicating no damage to the cells     

机动车尾气在线测量取样气路设计

机动车高温尾气流量和预处理后样气流量是测量机动车尾气中COx、NOx、THC等气体成分含量时的重要参数.基于伯努利原理和流体连续性方程,详细讨论了高温尾气的质量流量测量方案;以改进型皮托管、热电偶、压力计和压差计为检测器件,设计了尾气质量流量测量气路;以改进型孔板、压差计为检测器件,设计了预处理后样气质量流量测量气路;同时以MSP430为核心设计了电子测量电路;实验对比结果显示,系统可以准确的得到机动车尾气质量流量和预处理后的样气质量流量,其中机动车尾气质量流量偏差小于2.9%,预处理后的样气质量流量偏差小于1.2%.     

抽水蓄能电站竖式进/出水口CFD水力优化

受转弯影响,抽水蓄能电站竖式进/出水口在抽水工况下往往会出现严重偏流,影响电站运行稳定性与安全性。本文采用最新的CFD方法对竖式进/出水口流态的影响因素进行模拟,分析了一系列体型与流态的规律性,提出了组合弯管结合长倒锥体的优化方案。该方案使出流的环向分布和垂向分布都比较均匀。结合具体工程,将原方案和优化方案进行对比,证明优化方案在抽水工况下的上水库孔口出流流态明显改善。     

600 MW超临界CFB锅炉的水动力计算

在较低的质量流速条件下,对600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉采用一次垂直上升的奥氏体钢光管、碳钢光管、四头内螺纹管、单头内螺纹管的水冷壁管进行了水动力计算。结果表明:(1)降低水冷壁管的摩擦阻力系数可以减缓热偏差,并降低总压降;(2)随着偏离中心管距离的增加,4种水冷壁管的热偏差均降低,摩擦压降、加速压降也逐渐降低,而重位压降逐渐增加;(3)随着偏离中心管距离增加,4种水冷壁管的流量偏差变化趋势不同,奥氏体钢光管的流量偏差逐渐降低,碳钢光管的流量偏差先增加后降低,而四头内螺纹管和单头内螺纹管的流量偏差都逐渐增大。     

超临界锅炉水冷壁水动力特性研究

通过对存在热偏差的管子分别进行压降计算,得出压降特性随管子吸热量的变化关系,进而确定水冷壁的流动特性是自然循环特性还是直流特性。     

制冷系统中绝热毛细管数值分析

本文对毛细管中的绝热流动进行了分析计算,在考虑了亚稳态流动的基础上分别建立了能量、质量方程和压降计算公式,针对工质为R22的制冷系统编制的计算程序,该计算模型将对空调系统的优化分析和控制提供了有效的部件性能分析方法。     

蛇形挡板流道PEMFC性能分析

提出一种新型蛇型挡板流道设计,该流道设计是通过在传统蛇型流道中添加挡板构成的.三维数值分析表明.当操作电压下低于0.7 V时,蛇型挡板流道设计性能较传统蛇型流道有较大提高.分析电池内部氧气流量、液态水和局部电流密度发现.添加挡板增大了流道内燃料压力,电池内部受肋下对流效应影响的区域增大,由于肋下对流效应不仅提高了肋条下方多孔层氧气传输效率,同时在多孔层内产生较大的对流剪切力还可有效提高液态水移除效果,因此性能提高.压力损耗分析表明.尽管蛇型挡板流道增大了电池压损,但对本文所分析的小型燃料电池而言,增加压损引起的附加压缩功远小于电池输出功,因此压损可不予考虑.     

大型空冷汽轮发电机转子三维流场计算

某大型空冷汽轮发电机转子采用导线双向进风的冷却方式,为研究其端部、轴径向转子槽内冷却空气流量分布及其内、外流场在旋转情况下的特征,本文建立了包括端部弧段和轴径向段转子槽内外流域及与之对应的气隙在内的半轴段1/2圆三维物理模型。依据计算流体动力学原理,采用有限体积法,对计算域内的三维流场进行了数值模拟。结果表明:转子旋转会影响转子槽内、外的流场特性,并对R区(迎风区)和L区(背风区)导线内流量分布、导线内外流场压力分布及速度分布具有不同程度的影响;在轴径向进风口处的压力范围为(22.10±12)k Pa;在端部进风口处压力范围为(22.25±15)k Pa;轴径向槽楔出风口处的最高速度为228.2m/s。