转速对涡旋液泵空化性能的影响

基于空泡动力学和两相流理论,采用Schnerr-Sauer模型,运用动网格技术对涡旋式液泵不同转速下的空化特性进行了数值模拟,得到不同转角下流场内空化发生位置和强度随着转速的变化规律,以及气液相的分布情况。结果表明:涡旋液泵低转速时不易发生空化,随着转速的增加,空化加剧且多发生在啮合间隙处及吸液腔内,转角较大时在动盘外壁面处也有较为严重的空化发生;随着转速的增大,泵进口流量增大,由于空化的加剧效率降低。     

入口含气率对深海多相混输泵性能影响研究

该文以标准状态下的水(连续相)和空气(离散相)作为流动介质,基于Eulerian-Eulerian非均相流模型,在不同进口含气率工况下对离心式深海多相混输泵内部流动特性进行数值模拟计算,研究离心式深海多相流混输泵的内部流动特性。通过获得叶轮和扩压器内部相态分布情况以及液相速度流线图,探索气液两相流在混输泵内部的流动规律。结果显示:气液两相工况下,混输泵从首级到末级的增压能力变化趋势相同,不同含气率下,末级混输泵的增压能力变化更大,含气率越高对增压能力影响越大;在低含气率下整个流道内的气相分布很均匀,气相更多聚集在叶片吸力面及出口边附近且有沿着叶片吸力面向叶轮出口运动的趋势,当进口含气率大于10%后,叶轮流道内叶片吸力面处出现较为明显的相态分离现象;不同含气率下叶轮和扩压器内压力脉动幅值变化趋势相似,幅值随着含气率的增加不断上升,通过实验结果验证了数值计算所采用的计算模型和方法是可靠的。     

ZnS溅射功率对Cu2ZnSnS4薄膜附着性及太阳电池性能的影响

采用不同ZnS溅射功率,在钠钙玻璃(SLG)衬底上依次溅射Mo、ZnS、SnS及Cu,退火后制备出Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜。研究了溅射功率(50～140W)对ZnS薄膜和CZTS薄膜的微观形貌、微结构以及附着性的影响。结果表明,不同功率溅射的ZnS薄膜为(008)择优取向的纤锌矿六方晶系结构;功率较低时,ZnS薄膜结晶质量较差;随着功率从50W增加到140W,ZnS薄膜内的压应力增加了一个数量级;ZnS溅射功率低于80W或高于110W时,退火后的CZTS薄膜发生龟裂甚至脱落;ZnS溅射功率在80～110W时,退火后CZTS薄膜表面均匀平整;110W溅射后的CZTS薄膜出现较多的孔洞和二次相。采用80W功率溅射ZnS薄膜制备的CZTS/CdS太阳电池,开路电压达到572mV,短路电流密度为14.23mA/cm~2,光电转换效率为3.34%。     

涡旋式流体机械非稳态数值模拟及泄漏流动分析

结合动网格技术建立了包含径向间隙与轴向间隙的涡旋流体机械三维非定常数值模型,对其在不同压比下的流场和性能进行模拟计算,并采用性能实验对模型进行验证。结果表明径向间隙泄漏的速度远大于轴向间隙的泄漏速度。径向间隙内的泄漏为紊流而轴向间隙内的泄漏为层流,最大泄漏量均发生在排气开始后。对不同转角下径向间隙泄漏量进行了计算和分析,并与喷管模型的泄漏量计算结果进行对比确定了修正系数。当泄漏间隙两侧压比高于临界压比时,径向间隙内最大马赫数大于1而轴向间隙内最大马赫数小于1。该研究将为预测和降低间隙泄漏量,提高涡旋流体机械的性能提供理论依据和手段。     

吸气喷液对涡旋压缩机及系统性能的影响

为了研究吸气喷液冷却对涡旋压缩机及制冷系统性能的影响,本文搭建了吸气喷液回路实验台,并建立了含有泄漏和换热损失的数学模型。研究了不同喷液流量和不同压比下,压缩机排气温度和系统制冷量以及COP的变化情况。数值计算结果和实验结果吻合程度较高,在低喷液量下,误差在2.5%左右;在高喷液量下,误差在10%左右。结果显示:排气温度随喷液量增大而降低,COP随喷液量有微小提升后降低。喷液量较小时,可使排气温度降低14℃,而系统COP微小提升0.6%;喷液使得排气温度降低42℃时,可保证系统COP降低小于5%;高压比下,吸气喷液系统COP存在最佳值,且压比越高COP降低幅度越小,吸气喷液可以有效的用于降低压缩机排气温度。     

涡旋液泵内部非稳态流场的数值模拟

采用动网格技术对涡旋液泵内的非稳态流动进行了数值模拟,得到了泵在各个转角下的压力、速度、空泡体积分数,以及进出口流量和监控点的压力参数。结果表明,涡旋液泵内的流动是一种非稳态、非均匀,非对称的流动。动静圈的啮合间隙处因大压差和小流通面积而存在高速射流现象,并在啮合间隙下游出现负压区和空化。泵进口位置的偏移和动盘对腔外流体的推动使左右两个吸液腔的流动不对称,将造成涡盘受力的不平衡。在吸液即将结束时,因涡旋液泵对液体的挤压作用,在大约20°的转角范围内,泵的工作腔内出现极大幅值的压力脉动,严重危害泵的安全可靠运行。     

电厂锅炉水冷壁管高温抗氧化涂层的制备及性能研究

电厂锅炉水冷壁的高温氧化问题严重地影响了电厂的安全性和经济性，为了解决该问题，文中采用热化学反应法制备了适用于锅炉水冷壁管的陶瓷涂层，以高温抗氧化性为主要指标，对涂层的各项性能进行评价。结果表明：在800℃温度下，涂层单位面积氧化增重为0.83 mg/cm²，涂层结合力为54.6 N，可经受18次循环空冷。制备的陶瓷涂层的氧化增重曲线符合抛物线型，氧化活化能为175.82 k J/mol，抗氧化性能良好，有效地降低了电厂锅炉水冷壁的高温氧化速率，延长了其使用寿命。     

基于机器学习的半开式混输泵气液两相压升特性预测研究

针对半开式混输泵气液两相运行，特别是喘振工况下，压升难以获取的问题，采用机器学习的方法预测其压升特性，以协助优化设计，保障混输泵安全运行。该文通过试验的方法，获得混输泵气液两相压升的数据；然后构建以转速、液相流量和入口体积含气率作为输入特征，并基于高斯过程回归(GPR)、BP神经网络(BPNN)以及支持向量机回归(SVR)等算法的机器学习模型，开展混输泵压升的预测和分析。结果表明：在混输泵正常工况时，BPNN模型在高含气率的预测值严重偏离试验值，GPR模型预测的相对误差在5%；在混输泵喘振工况时，BPNN和SVR模型的预测误差随着喘振的持续进行逐渐增大；GPR模型在喘振区间的压升预测值误差均小于SVR和BPNN模型，大部分样本点相对误差在5%。GPR模型的气液两相压升预测能力最优，该方法通过少量试验数据，即可达到大量试验的效果；以概率分布方式输出预测值更能适应喘振工况大压力波动的样本特征，显著提高了混输泵喘振现象的研究效率。