中国电机工程学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

中国电机工程学报 2010年第08期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志工程热物理

无网格方法在流动和传热问题中的应用1-8

摘要：综述了无网格方法在导热、辐射、对流扩散及不可压缩流动问题数值计算中的应用。给出不可压缩流动问题对流项的处理方法。简要介绍笔者对传热与流动问题的计算结果，研究结果表明：与有限容积法相比，无网格方法在计算不规则区域导热问题时有更高的计算精度，但它需要更多的计算时间；同时，无网格方法在计算不可压缩流动问题时还不成熟和完善，特别在计算对流项占优流动问题时，需要构建更好的对流项格式去提高计算的精度，同时压力项也需要特别处理以克服振荡压力场的产生。

煤气化过程中焦炭的表面孔隙结构及其分形特征9-14

摘要：对气化过程中3种不同变质程度煤的焦炭表面孔隙结构的发展变化规律及其表面分形特征进行研究，发现气化过程不同变质程度煤的焦炭的吸附特性曲线一般均属于典型的I类吸附等温线，表征了煤焦表面主要为微孔的吸附特征；随着气化反应的深入，微孔逐渐生长扩大，焦炭的吸附等温线出现了由I类向II类吸附等温线变化的趋势；同时，煤焦表面的孔径为2—10nm内的中孔随着气化反应的进行变化比较明显，且此范围内的变化与煤的变质程度密切相关，而孔径为10-200nm的中孔和部分大孔则基本保持不变。利用吸附法计算煤焦表面的分形维数，发现煤焦表面存在2个不同的分形维数D1和D2，分别表征了不同的孔径范围的表面分形特征，且D1和D2与煤焦比表面积和微孔比表面积有一定的关联性，但是其变化一般超前于比表面积和微孔比表面积的变化。

双流化床中煤的热解特性试验研究15-19

摘要：在双流化床试验台上，对神木煤的热解特性进行了试验研究。结果表明，在试验温度范围内，煤中的碳元素主要汇集于燃烧炉尾气，氢元素主要汇集于热解炉产物中。在热解炉温度450—850℃的范围内，热解产品质量收率随着热解炉温度的升高而上升，热解炉冷效率在550℃达到峰值。试验条件下，热解焦油质量收率在热解温度550℃时达到峰值；热解停留时间对热解焦油的产率影响不大。热解炉煤气各组分体积分数关系为：H2〉CH4〉CO〉CO2；随着热解炉温度升高，热解气体热值降低，热解气体产率升高。

基于系统分类的配煤灰熔融特性研究20-26

摘要：根据不同熔融性和不同的矿物质组成对14种煤进行系统归类，利用硅酸盐相图理论解释混煤结渣的原因。并根据矿物组成，寻找不同类别煤种之间配煤的熔融性规律，探讨了选择合适煤种配煤使混煤灰熔点提高的配煤方法。同时，还设计了一种判别配煤效果的方法：T-φ表示混煤灰熔点的软化温度，凉示混煤熔点与低熔点煤之间的温度差，根据这2个指标，确定混煤灰熔点在坐标轴中的位置，判断配煤效果的好坏）。文中以灰熔点作为判断煤灰结渣倾向的标准。实验结果表明：由于配煤使灰中的成分更复杂，低温共熔现象更易发生，因而配煤总体是一个降低灰熔点的过程；但是将煤种分类，不同类别之间合理掺配能改善这种状况。富含勃姆石的高熔点的煤种参与配煤，能确保使混煤灰熔点一定高于低熔点煤；其他类型的高熔点煤，参与配煤后混煤灰熔性各异，并大体呈降低的趋势；中等熔点煤和低熔点煤混煤熔点一致呈现出低于2种单煤的规律；2种低熔点煤混合不能得到高熔点混煤的结果。

镀层换热表面凝结传热实验研究27-31

摘要：采用化学镀的方法，调整Ni—P化学镀工艺参数，获得了磷含量不同的镀层，具有非晶、纳米晶及二者混合的微观结构。进一步的凝结传热实验结果表明，高磷非晶镀层表面具有明显促进珠状凝结的效果，在凝结过程中表现为珠膜共存状态，而碳钢管表面仅出现膜状冷凝。同时，换热表面经Ni—P镀层改性后，可以获得较好的传热性能。镀层对换热性能的改善与镀层中非晶的含量相关，表现为，随着非晶含量的增加，换热效率得到增强。对于非晶镀层换热表面，在特定的冷却水流量下，提高蒸汽温度可以促进珠状冷凝效果的产生。

中国电机工程学报杂志热能工程

低NOx自激振荡射流燃烧器32-38

摘要：流体射入特定结构的突扩腔体会发生整体低频振荡，这类射流称为自激振荡射流。射流振荡对近场和远场的湍流混合过程都具有重要影响。自激振荡射流能增强宏观上的大尺度搅动，但同时却减弱了微观上的小尺度混合。以此为基础开发的自激振荡射流燃烧器能在不增加火焰长度的情况下增加火焰体积，显著提高火焰辐射换热，降低火焰温度，降低热力型氮氧化物（NOx）的生成。在工业水泥回转窑及其他窑炉的应用中，长期的实践证明，该燃烧器与以往的多喷嘴燃烧器相比，降低40％-60％的NOx排放，并降低了5％-10％的单位产量燃料消耗。该文综述了射流振荡对湍流混合及火焰特性的影响，亦对这种燃烧器的局限性做了分析讨论，最后给出利用白激振荡射流现象进一步发展工业燃烧器的建议。

脉动燃烧特性随去耦室压力的变化39-44

摘要：给出了自激脉动燃烧系统产生的燃烧振荡的实验结果。稳定的燃料和空气供给仍能产生燃烧振荡，并且可以通过调节去耦室压力来控制燃烧振荡，而不需要机械阀或空气阀。风机用于控制去耦室内相对压力，调节范围从-10～10kPa。测量了燃烧器沿轴向的温度和压力以及尾管出口处的烟气成分。实验观察及测量表明：在功率和当量比不变时，燃烧室及尾管温度、燃烧室平均压力、燃烧器的热效率随去耦室压力升高而升高；当去耦室压力高于或低于大气压力时，尾管中的传热系数可以提高10％～28％。

气-固流化床压力脉动信号分形标度分析45-49

摘要：引入分形标度理论对具有混沌与分形特性的气一固循环流化床压力脉动信号进行分析，针对Logisitc模型比较分形标度值与最大Lyapunov指数之间的关系，得出分形标度值对于混沌特性具有表征作用的结论。研究了分形标度值在气一固循环流化床不同床型下的变化规律。分形标度值在固定床型、湍流床型、气力输送床型下保持稳定，在鼓泡床型、快速流化床型下分别迅速递增和递减，所以分形标度值可以对循环流化床不同床型进行辨识。

基于无焰氧化的煤粉气化炉模型设计与试验研究50-55

摘要：在分析无焰氧化技术的实现条件、形成机制及其实现途径的基础上，提出一种适合双高煤种气化的新型干煤粉气流床气化炉。介绍该气化炉的试验研究系统，以及双高煤干法进料气化试验研究过程与结果。炉内反应图像说明了该气化炉的炉内气化反应具有无焰氧化技术特征，验证了本气化炉的设计方案的可行性；通过炉温的测量、灰渣黏度与灰渣成分的关系分析确定了该双高煤合适的气化工艺参数，并给出了气化工艺参数条件下该气化炉常压下产生的合成气的组分和技术指标。试验数据表明该气化炉可以实现双高煤种的高效气化，达到了预期目的，为后续的中试研究积累了经验。

锅炉尾部受热面子系统的遗传优化设计56-62

摘要：为实现由多个受热面组成的锅炉尾部子系统的优化，提出基于遗传算法的优化模型。该子系统优化设计过程繁琐复杂，涉及热力计算、汽水阻力计算及烟风阻力计算等多个性能计算。建立了以热力计算为基础的优化计算模型，其他性能计算被简化为性能约束条件，与几何约束、速度约束、温度约束共同组成遗传算法的约束条件以保证每个个体均满足设计要求。该方法简化了计算过程，也保证了准确性。遗传优化过程从随机产生的初始群体开始，经过交叉、变异产生新个体，并引进“家族竞争”促使新群体朝着优化方向发展。通过例题证明该遗传优化方法能够有效减少予系统的传热面积并且降低了对设计经验的依赖性。

电站锅炉受热面灰污沉积模型63-67

摘要：根据锅炉烟道内颗粒沉积的实际状况，基于沉积体的散体力学性能和凹凸表面特征，研究了颗粒与沉积体之间的惯性碰撞沉积机制。通过分析颗粒与沉积散体间的倾斜碰撞沉积特征，分别建立了切向和法向沉积子模型，提出临界黏附角和临界反弹速度准则。以铜粒子碰撞沉积体为对象进行算例分析，模型预测与实验结果基本一致。采用该模型对某电厂省煤器换热管积灰过程进行计算流体力学（computation fluid dynamics，CFD）模拟仿真，仿真结果验证了此沉积模型的有效性，该模型能准确反映换热管的实际积灰分布特征。

中水的侵蚀性因子对发电厂凝汽器不锈钢管材的影响76-81

摘要：以污水处理厂的二级排放水经膜生物反应器、弱酸离子交换树脂处理后回用于电厂循环冷却水系统为背景，研究了其水质中氨氮、化学需氧量（chemlcal oxygen demand，COD）在蒸发浓缩过程中的转化规律；采用电化学方法、正交实验方法、表面成像分析技术（扫描电镜）研究了氨氮浓度、COD浓度和介质pH值对凝汽器管材316L不锈钢表面耐蚀性的影响。结果表明，蒸发浓缩过程中氨氮约80％以上被硝化和解吸，COD在浓缩初期以线性趋势上升，当水样倍率达到4倍时，COD增长到3．0倍；在试验条件下，氨氮浓度≥18mg／L时，316L不锈钢电极的点蚀电位有明显下降，电极表面达到击穿电位后，表面形成大块黑色腐蚀斑，说明对316L不锈钢耐蚀性能影响显著；介质pH值在8．3～8．5范围内，COD〈300mg／L，氨氮浓度〈5mg／L对316L不锈钢管的耐蚀性基本无影响。

中国电机工程学报杂志动力机械与工程

最小二乘支持向量机构造的函数链接型神经网络在滚动轴承故障诊断中的应用82-87

摘要：提出一种用最小二乘支持向量机（least squares support vector machine，LS—SVM）构造函数链接型神经网络（functional link artificial neural networks，FLANN）的滚动轴承故障诊断系统。介绍了相关原理和具体算法，并给出了滚动轴承故障诊断系统模型。首先，采用LS—SVM模型核函数代替常规FLANN模型的扩展函数，避免了扩展函数选择的任意性；其次，利用LS—SVM学习模型得到FLANN权重系数，避免了BP方法多次迭代寻优存在的耗时长、局部极小及迭代设置初值依赖经验等不足；最后，构造了多层LS—SVM—FLANN结构，对多类滚动轴承故障进行诊断。具体实验表明，用LS—SVM构造FLANN的滚动轴承故障识别系统精度高、鲁棒性好、实现简单。

P92钢中拉弗斯相的尺寸测量及其长大规律的动力学模拟计算94-100

摘要：拉弗斯相（Laves相）是超超临界机组用新型耐热钢——P92钢的重要析出相之一，对其在扫描电镜下的尺寸测量方法进行介绍，并采用热力学软件计算分析其长大规律。在扫描电镜下形成的背散射图像的原子序数差及二次电子像能够清晰地辨别出Laves相和碳化物（M23C6），这是Laves相测量方法的基础。通过与透射电镜对比，表明扫描电镜是分析Laves相的优先使用的方法。测量了3种P92钢中Laves相颗粒尺寸，研究表明Laves相颗粒尺寸越小，数量越多，材料的抗蠕变性能越好，相同条件下蠕变断裂时间越长。采用热力学计算程序DICTRA进行数值模拟，结果表明，所采用的Laves相长大模型能够很好地模拟Laves相的长大规律，但长时间（650℃、20000h和600℃、50000h）后应采用奥斯特瓦尔德长大规律（Ostwald ripening）来分析Laves相。

中国电机工程学报杂志热工自动控制

锅炉蒸汽温度鲁棒控制系统研究及其稳定性分析101-109

摘要：锅炉蒸汽温度受控对象具有全程非线性和时变特性，给建模和控制系统设计带来较大困难。采用广义约当块及代数等价变换方法，可将分段的传递函数描述转换为变参数的状态空间描述，对3种典型控制系统的稳定鲁棒性所进行的理论研究表明，对同一组传递函数描述的具有非线性和时变特性的高阶惯性受控对象，依据其任一代数等价的状态空间描述所构建的Luenberger函数观测器，在满足一定的条件时，存在n×n解阵孔啪蔚足Sylvester矩阵方程T（t）A（f）-FT（t）=GC（t）。文中给出了3种类型锅炉蒸汽温度控制系统全局渐近稳定的充分条件，及其调节器的稳态工作点。仿真试验和工程实践证明了理论分析的正确性和控制系统的稳定鲁棒性。

采用微分进化算法和径向基函数神经网络的热工过程模型辨识110-116

摘要：在热工过程模型辨识中，被控对象动态特性往往表现出非线性、慢时变、大迟延和不确定性等特点，这使得难以对其建立比较精确的模型。为了达到精确建模的目的，提出一种基于微分进化算法和径向基函数神经网络的辨识方法。该方法采用基于能量分布正交最小二乘学习算法的径向基函数（radial basis function，RBF）神经网络，通过改进的微分进化算法，对神经网络辨识系统进行参数优化，使RBF神经网络能够更快、更精确地逼近实际系统的输出，达到精确建模的目的。仿真结果表明，在采用改进的RBF网络对热工复杂对象进行辨识时，通过微分进化算法进一步确定其最佳参数，可以取得更好的辨识效果。

中国电机工程学报杂志可再生能源发电

风电场输出功率年度预测中有效风速预测研究117-122

摘要：风电场风电功率预测在风能利用中具有重要意义。利用历史年份的小时平均风速数据对下一年年度风速进行预测。对历史年份的小时平均风速数据以季度为单位进行小波分解，采用递推最小二乘法建立各分量的二元线性回归预测模型，将各分量预测模型等权求和集成为次年度对应季度的预测模型。对实测数据的仿真计算表明，提前一年的风速季度预测的平均绝对百分误差（mean absolute percentage，MAPE）为12．25％，提高了此类预测的精度。考虑具体风力发电机组的功率特性、机组效率和设备运行情况，可得次年度风电场输出功率值。

模糊前馈与模糊PID结合的风力发电机组变桨距控制123-128

摘要：大型变桨距风电机组在额定风速以上通常采用PID控制器调节机组桨距角以达到功率恒定的目的，但由于从额定风速到切出风速之间的风速变化范围很大，一组固定的PID参数难以在不同风速下均有好的控制效果。该文在分析PID变桨距控制器缺点的基础上，提出模糊前馈与模糊PID结合的新型变桨距控制方法。模糊PID控制器能够保证在不同风速下均有较好的控制结果，而模糊前馈控制器则能够根据风电机组的桨叶气动特性，在额定风速以上的不同风速段，根据风速给出不同的适当的前馈桨距角，实现动态前馈补偿，提高控制系统的响应速度。对一个300kW的变桨距风电机组的仿真表明，该方法在额定风速以上的不同风速段都能够有效地减小系统的超调量，缩短调节时间，具有较为满意的控制效果。