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基于周期流模型的螺旋板换热器流动换热特性数值模拟被引量：7: 2017年; 为了研究螺旋板换热器结构对其性能的影响,为换热器设计提供指导,采用周期流模型对螺旋板换热器流动传热性能进行数值模拟,结果表明:周期流模型适用于螺旋板换热器的流动传热问题;定距柱通过强化对流传热以及冲击换热提高换热器的传热性能;定距柱间距增大或板间距减小会降低换热器传热性能,减小压损;减小流向间距或板间距降低综合性能;横向间距、板间距增大或流向间距减小可提高换热器经济性;换热器传热和压损对横向间距的变化最敏感,而板间距对综合性能影响最大;流向间距对换热器性能影响不明显。; 李越胜梁嘉林甘云华卓献荣喻孟全李瑞宇杨泽亮; 关键词：螺旋板换热器数值模拟综合性能

基于单片机的小尺度荷电燃烧控制系统被引量：2: 2016年; 面向小尺度荷电燃烧装置,设计了基于单片机的控制系统,并进行了控制实验研究。设计中采用了STC89C52芯片、步进电动机驱动芯片、数模转换芯片、MAX232电平转换芯片、液晶显示LCD1602和矩阵键盘等,构建了基于单片机和电压反馈的步进电动机控制系统。通过键盘输入相关控制参数,结合电压采样信号可以实时控制步进电动机,由步进电动机驱动旋钮调节高压直流电源,从而控制火焰燃烧状态。运用计算机与单片机之间串口实时采集数据的实验结果表明:当其他条件相同时,回路电流随着极距的减小而增大;当极距固定时,相同电压作用下,增大流量,回路电流增大。当微尺度喷管流量过大、电压过高时,空气扰动等都容易导致极板间放电,火焰跳跃甚至熄火。以检测的反馈电压作为反馈变量,与键盘电压设定值相比较,以步进电动机为执行器可实现对外加高压直流电源的快速调节,从而实现对燃烧系统的闭环实时控制。本研究为复杂的燃烧过程提供了简单的电学控制方法。; 史艳玲; 关键词：微尺度燃烧步进电动机单片机

燃料流量与管径对受限空间下微小火焰的影响分析被引量：3: 2015年; 以小尺度陶瓷管为燃烧器喷管,与陶瓷管同轴的石英玻璃管构造受限空间,采用实验研究与数值模拟相结合的方法分析液体乙醇微小射流火焰特性。实验选择燃料流量为0-2.1 m L/h,采用的陶瓷管包括内径为1.0 mm和0.6 mm两种。结合火焰燃烧过程所涉及的特征参数,包括液滴高温蒸发率、无量纲热损失、熄火直径等,分析了不同燃料流量、燃烧器喷管内径等对微火焰稳定性、温度、形态等的影响。液体乙醇流量从零开始增加,整个变化过程会经历5个阶段,同时微火焰温度升高。而燃烧器喷管内径减小时,火焰逐渐变小。研究结果表明在稳定燃烧阶段,随着乙醇燃料流量的增加,燃料整体高温蒸发量增大,微火焰温度升高、火焰高度增大;随着燃烧器喷管内径减小,无量纲热损失增大,微火焰温度降低、火焰高度减小。适当调整燃料流量和燃烧器喷管内径有利于增强火焰稳定性。; 甘云华罗燕来田中华; 关键词：微尺度燃烧

小尺度荷电喷雾系统雾化区场强分布特性分析被引量：4: 2016年; 荷电喷雾燃烧技术对于促进微小尺度条件下液体燃料稳定与充分燃烧具有重要意义。基于喷嘴内径为0.9 mm的新型结构小尺度荷电喷雾燃烧器,开展了单电场及组合电场作用下乙醇燃料的荷电喷雾实验,测量了稳定'锥-射流'雾化模式下雾化区的雾化角。实验结果发现在相同乙醇流量下,采用组合电场燃烧器时的雾化角大于采用单电场时的雾化角,表明环形电极的引入可提高乙醇的雾化效果。荷电喷雾空间电场是由高压组合电极和空间电荷共同作用产生的,电极参数和空间电荷对空间电场分布均有重要影响。根据均匀带电细圆环电势和场强公式,将有限长薄圆柱面视为均匀带电细圆环的集合,利用叠加定理和椭圆积分的方法,计算出组合电极诱导电场在雾化区的场强分布。空间电荷作用产生的电场由喷嘴形成的雾锥区形状和带电量决定。计算结果表明,环形电极在雾化区产生的场强是轴对称的极不均匀的场强。当喷嘴电压处于一定值时,增大极距和环形电极的电压,组合电极的诱导电场强度大小有明显增强的作用,场强角度有明显变化。空间电荷产生的场强也是轴对称的极不均匀的电场强度,与电极诱导电场相比其作用不容忽视,尤其靠近金属网附近,空间电荷产生的电场起主导作用。组合电极条件下的荷电喷雾空间电场强度比喷嘴单电极作用下的荷电喷雾空间场强有明显的增强。选择1 mm的极距和环形电极的电压有利于荷电喷雾系统形成稳定的'锥-射流'雾化模式。; 史艳玲罗智斌甘云华李华杨泽亮; 关键词：微尺度燃烧场强分布

微尺度锥射流雾化模拟分析被引量：6: 2015年; 为合理选择微型荷电喷雾燃烧器的结构设计和工作参数,基于新设计的微型毛细管电极–环形电极–网格双电极荷电喷雾燃烧器,开展液体燃料乙醇雾化实验研究,得出了稳定的锥–射流雾化工作模式。基于该工作模式,对双电极产生的电场强度进行理论计算,采用数值模拟的方法对流场和电场的耦合场进行分析求解,运用乙醇–空气两相流水平集方法模拟乙醇的流动。在体积流量为1 m L/h、毛细管电压4.19 k V、环形电极电压1 k V时得到了稳定的锥–射流、毛细管附近场强分布和两相流的速度场。经过理论计算得出了乙醇产生雾化的最小体积流量。研究表明:轴向场强和径向场强在锥射流内部均逐渐增大,在锥射流界面达到最大值后逐渐减小。由于射流的外侧速度矢量出现漩涡并沿分界面的切面方向运动,促进了锥射流的形成。当环形电极电压一定时,高于最小体积流量的乙醇在适合的毛细管电压下可得到稳定的锥射流。; 甘云华张夏罗智斌; 关键词：微型燃烧器双电极水平集方法场强分布

乙醇在微尺度单电极燃烧器内的雾化与燃烧被引量：13: 2015年; 采用荷电喷雾燃烧技术是促进微尺度下液体燃料稳定燃烧的重要方法。使用乙醇为燃料,在新型结构的喷嘴内径为0.8 mm微尺度单电极燃烧器内,进行了荷电雾化与燃烧特性的实验研究。结果表明:荷电雾化会随喷嘴电压升高而出现4种模式,对应的荷质比在脉动模式下最低,到达锥-射流模式后出现跃升,在锥-射流模式下最为稳定。荷电雾化后的乙醇在燃烧器网格处稳定燃烧,火焰温度随着当量比增大先上升后下降。火焰温度在当量比=1.0时达到最高值,且随电压增大而上升。锥-射流模式下,当量比=1.0时,燃烧效率可达89%,燃料转换效率可达90%。稳定的雾化模式以及合适的当量比,对燃烧效果具有较大的改善作用。; 甘云华佟洋罗智斌; 关键词：微尺度燃料燃烧效率

基于PSO-LSSVM算法的燃油工业锅炉效率软测量被引量：4: 2017年; 锅炉效率是表征锅炉运行经济性的一项重要指标。针对目前锅炉能效测试存在试验周期长等问题,提出一种燃油锅炉效率软测量方法。在合理选取输入变量的基础上,建立基于最小二乘支持向量机(LSSVM)的锅炉效率预测模型,并利用粒子群优化算法(PSO)对其进行优化。预测结果表明基于粒子群优化的最小二乘支持向量机模型能较为准确地预测锅炉效率。同时运用了交叉验证(CV)优化的最小二乘支持向量机和BP神经网络(BPNN)模型进行预测并进行三种模型性能的对比。对比结果表明,基于粒子群优化的最小二乘支持向量机锅炉效率预测模型具有预测精度高、预测速度快等优点,将其应用于燃油锅炉的效率测量和优化改造具有一定的指导意义。; 李越胜江政纬甘云华卓献荣; 关键词：锅炉效率软测量最小二乘支持向量机粒子群优化 BP神经网络

组合电极小型燃烧器的电学及雾化特性研究被引量：5: 2017年; 组合电极对小型发电系统的关键设备小型燃烧器的效率和稳定性上有显著的改善作用。在荷电雾化燃烧中,燃烧效果很大程度上取决于雾化程度,而充电电场是决定静电雾化的关键因素。对毛细管喷嘴–环形电极–收集网格组合电极的电场进行了理论计算,利用静电场叠加原理,通过单喷嘴电极和单环形电极电场分布导出了不同环形电极位置的组合电极电场分布。通过实验采集了不同电极距下的雾化图像、测量了雾化产生的电流、雾化液滴速度和粒径。结果表明:组合电极轴向电场强度在喷嘴出口处最大,并且沿着z轴方向,总体呈下降趋势。随着环形电极位置从上向下移动,组合电极喷嘴出口处轴向电场强度大小逐渐增加,实验测得的乙醇荷质比相应增加。由此推论,在本研究范围内电场强度是影响荷质比的关键因素。综合考虑不同电极距对液滴粒径和速度的影响,认为当极距L_1=3.6mm或L_1=2.5mm时能实现较好的雾化及燃烧效果。研究结果对于合理设计小型燃烧器结构具有指导意义。; 甘云华李海鸽张夏杨泽亮

小尺度荷电锥-射流场强分布特性研究被引量：8: 2015年; 基于微小尺度荷电喷雾燃烧系统,进行了组合电场下乙醇的荷电雾化实验,得出了稳定的锥-射流雾化模式,并基于该模式,进行了理论分析计算。借助直角坐标系与极坐标的关系,采用椭圆积分的方法,求解出组合电场下射流区的场强分布。研究结果表明：环形电极在射流区产生的场强在喷嘴中心处产生的电场强度最大,环形电极圆心处的场强为0 V/m,当其他条件相同时,场强随着半锥角的增大而增大。环形电极的半径远大于喷嘴半径,极距较小,环形电极在射流区产生的场强与喷嘴电极所产生的场强相比可以忽略。在球坐标系φ为0°～49.3°范围内,射流区的电场强度电场分布是轴对称的极不均匀的场强,喷嘴中心处值较小,周围场强较高,利于雾滴荷电,改变环形电极电压参数,对射流区的场强分布没有影响,但对雾化区的场强起到了明显增强作用。; 史艳玲罗智斌甘云华徐敏; 关键词：微尺度燃烧环形电极场强分布

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国家自然科学基金(51376066)

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