直接内重整型固体氧化物燃料电池建模与仿真

基于MATLAB/SIMULINK软件,本文建立了直接内重整型固体氧化物燃料电池的性能仿真模型,综合考虑重整反应和电化学反应的耦合作用,讨论了不同温度、压力、水碳比、CH_4流量、空气组分下,放电电流对燃料电池电堆性能的影响。结果发现,设计点工况下,电堆的发电效率高达50%,适当提高运行温度和压力,减小空气和CH_4的流量,减小氮氧比,可以提高输出电压、功率和效率,使电堆的性能进一步提高,为固体氧化物燃料电池发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。     

LNG动力船废气重整制氢反应特性数值分析

采用计算流体力学（CFD）建立合理的船用废气重整制氢反应器模型，在进口重整气体温度为500℃、水碳比为2的工况下研究液化天然气（LNG）动力船废气重整制氢反应特性，研究重整气体的温度、水碳比和流速对反应特性的影响。研究结果表明：在反应区域，沿气体流动方向，H₂的摩尔分数逐渐增大，CH₄的摩尔分数逐渐减小，H₂O的含量先增加后减少。温度由400℃升高至1 000℃，出口H₂的摩尔分数由8.4%增大至11.1%，重整反应的能量转换效率由19.48%提高至25.75%。水碳比由1升高至6,H₂的摩尔分数由8.2%增大至10.0%，后减小至9.8%；重整反应的能量转换效率先由18.03%提高至23.23%，后下降至22.61%。流速由0.01 m/s增大至0.10 m/s,H₂的摩尔分数由12.66%减小至4.90%，系统的能量转换效率由29.87%下降至11.06%。     

大功率燃料电池堆氢气膜增湿系统实验研究

对70 kW常压质子交换膜燃料电池堆氢气膜增湿系统的传热传质特性进行了实验研究.管壳式膜增湿器应用于大功率燃料电池堆氢气增湿系统具有增湿速率快、被增湿氢气润湿程度好的优点.利用液态水对氢气进气进行增湿,实验中被增湿后氢气总能够达到过饱和状态,氢气流量一定时,膜增湿器增湿水进出口温差随水流量增大而降低,氢气出口温度随着液态水流量升高而接近增湿水进口温度;增大增湿水流量能够降低增湿水通过膜增湿器前后温差.增湿水温度和流量一定时,燃料电池堆负荷增大,被增湿氢气出口相对湿度变化不明显.     

船用柴油机排放计算方法对比

鉴于用空气流量法测量大中型船用柴油机废气排放较困难,考虑以小型船用柴油机为对象进行排放测试研究.使用IMO NOx技术规则规定的碳平衡法及空气和燃料测量方法分别进行排放计算,并分析两种方法的差异.对计算结果的对比分析表明:碳平衡法计算出的空气流量比实测值偏大,使得碳平衡法计算出的NOx等比排放值要比空气和燃料测量方法的偏高.     

射水清淤船管道压力损失和喷嘴流量的研究

射水清淤船作为一种新型的疏浚及整平航道的工具,得到了广泛的应用,精确计算其管道压力损失和喷嘴流量强度将直接关系到该船抽水泵的选取及清淤效果.以某一射水清淤船为研究对象,基于不同的喷嘴形状和分布情况,建立了3种计算模型,分别对其管道压力损失和喷嘴流量强度进行了分析对比和评价.计算结果表明,圆台形喷嘴的管道局部压力损失比圆柱形喷嘴小.此外,喷嘴的流量强度与该船清淤过程中产生的混合泥层的速度及厚度有关,可以通过改变喷嘴流量强度来实现更好的清淤效果.     

燃料电池用爪式氢气循环泵性能影响因素分析

文章设计了3种间隙的爪式氢气循环泵，在氢气环境试验台上完成了氢气循环泵的性能测试，并且采用相同的方法测试了某罗茨式氢气循环泵。结果表明：进气压力和压升不变时，转速增加时，流量、容积效率、功率和系统效率均增加；转速和压升不变时，间隙越小的氢气循环泵的流量和容积效率越大，功率越低，系统效率越高；压升和转速不变时，流量随进气压力增加而增加。与罗茨氢泵相比，在相同进气压力和最高转速下，爪式泵的流量受压升的影响更小，容积效率和效系统率更高。     

燃料电池动力系统氢气压力控制策略研究

为确保燃料电池动力系统安全性和可靠性,本文分析燃料电池动力系统氢气压力控制的影响因素,分析氢气系统回路的设备的流量特性,建立氢气回路压力控制的数学模型.在此基础上,提出压力反馈的PI控制与负载电流前馈控制结合的压力调控算法,并进行反馈和前馈控制参数的设计.在Matlab/Simulink中建立压力控制仿真模型,在给定阶跃、负载突变和排气阀开闭等条件下,对比论证所提算法的有效性.仿真结果表明,所提算法具有快速的跟踪响应能力,且对负载电流变化和排气阀开闭的扰动有很强的抑制能力.     

水电解制氢技术发展前景

氢气作为环境友好的能量载体,清洁、无污染、可再生。目前工业化制氢方法有许多种,包括天然气蒸汽重整制氢、甲醇重整制氢、水煤气制氢和技术最为成熟的水电解制氢,前三种制氢方法无一例外都需要面临资源枯竭的化石燃料,并且产物中都有造成日益严重地球温室效应的二氧化碳;水电解制氢的原料水则取之不尽、用之不竭,作为能源使用后反应产物又是可重复利用的水,是最有发展前景的制氢方法。如果直接利用火力发电资源作为水电解制氢的电能供给,在目前的制氢方法中水电解制氢能耗是最高的,但如果采用风能、太阳能、水力能所产生的电能来电解水,那水电解制氢无疑是社会性、经济性最好的。     

PEMFC阳极抗H2S性能研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)采用重整气为燃料时,阳极气体杂质是影响其性能的主要原因。目前燃料电池阳极杂质对膜电极性能影响主要集中在对CO的研究上,而杂质中H₂S对膜电极影响的报道较少,但事实上H₂S对电池性能的影响比CO的影响更严重。本文综述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的H₂S中毒机理,从增设过滤器、纯净氢气法、电化学恢复、抗硫中毒催化剂四个方面详细介绍了目前抗H₂S研究的发展现状。     

掺水乳化油对船舶柴油机燃烧和排放的影响

应用AVL-FIRE软件对使用不同掺水量乳化油燃料的船舶柴油机进行了多维数值模拟研究,对比分析了缸内压力、放热率、缸内平均温度、NOX和碳烟排放浓度,并且得到了缸内温度场、NOX和碳烟浓度场。结果表明,计算燃烧缸内压力曲线与试验缸内压力曲线具有较好的一致性,验证了模型的准确性。通过比较可知,掺水乳化油会使滞燃期延长,在燃烧过程中由于水蒸发吸热,降低了燃烧温度,并且发生水煤气反应,有效地减少了污染物排放。仿真结果表明,使用5%~10%掺水乳化油做为燃料,使NOX排放量减小43.9%~67.7%。     

基于空燃比的船舶柴油机碳排放计算方法研究

根据船舶柴油机燃烧产物组分和C、H、O原子守恒规律,首次在空燃比计算模型中直接使用干气体浓度进行计算,并提供了湿气体浓度的修正公式,从而建立排气质量流量计算模型计算碳排放。通过计算与MARPOL公约附则VI修正案(2011)中的简单碳平衡法作了比较分析。最后通过实验验证该计算模型的正确性。因此该计算模型对法规的完善、船舶设计能效管理和船舶营运排放控制有较大的指导意义。     

大体积混凝土智能温控系统的研发及应用

大体积混凝土施工过程中的温度监控对于裂缝控制非常重要。为了更加高效便捷地对混凝土内部温度进行监控,研发了大体积混凝土智能温控系统。该系统通过服务器对大体积混凝土结构各点温度实时自动读取、分析,并根据预设的温控指标及时发出现场应采取的温控技术措施提示信息。同时还可以根据混凝土内部温度变化情况,对冷却水电磁阀门控制器发出指令,实现冷却水的自动改变流向及启动与停止。实践结果表明,应用本系统能大大提高混凝土温控效率,裂缝控制效果良好。     

失速点上湿压缩对于跨音速压气机转子性能的影响

In order to study the effects of wet compression on a transonic compressor,a full 3-D steady numerical simulation was carried out under varying conditions.Different injected water flow rates and droplet diameters were considered.The effect of wet compression on the shock,separated flow,pressure ratio,and efficiency was investigated.Additionally,the effect of wet compression on the tip clearance when the compressor runs in the near-stall and stall situations was emphasized.Analysis of the results shows that the range of stable operation is extended,and that the pressure ratio and inlet air flow rate are also increased at the near-stall point.In addition,it seems that there is an optimum size of the droplet diameter.     

基于流固耦合的螺旋桨性能分析及参数优化

为了研究某型螺旋桨水动力及强度特性.首先建立螺旋桨实体模型,再在CFX中设置计算条件,运用CFD有限元方法计算与分析不同进速下螺旋桨的推力系数、转矩系数、敞水效率以及桨叶压力分布等水动力参数特性及其变化趋势;然后通过Workbench平台应用流固耦合方法,将CFX求解得到的螺旋桨表面压力载荷加载到螺旋桨结构强度分析模型上,对螺旋桨的强度进行计算.最后通过改变纵倾角和螺距对螺旋桨结构进行优化,并将仿真结果与原桨比较,结果表明适当增大纵倾角能增大螺旋桨强度,适当降低螺距能提高螺旋桨敞水效率、提高抗空泡性能并增大螺旋桨强度.     

基于STAR-CCM+的螺旋桨水动力性能分析

文章运用公式将P4119螺旋桨二维坐标型值转换成三维坐标型值,导入Gambit2. 4软件建立几何模型。基于STAR-CCM+软件对该桨进行网格划分,设置边界条件和数值,仿真模拟不同进速系数下的转矩系数、推力系数、敞水效率和桨叶表面压力分布。经与试验值比较,误差均在10%以内,验证了计算结果的准确性,能够满足工程需要。     

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制.研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度.     

Methane release and coastal environment in the East Siberian Arctic shelf

In this paper we present 2 years of data obtained during the late summer period (September 2003 and September 2004) for the East Siberian Arctic shelf (ESAS). According to our data, the surface layer of shelf water was supersaturated up to 2500% relative to the present average atmospheric methane content of 1.85 ppm, pointing to the rivers as a strong source of dissolved methane which comes from watersheds which are underlain with permafrost. Anomalously high concentrations (up to 154 nM or 4400% supersaturation) of dissolved methane in the bottom layer of shelf water at a few sites suggest that the bottom layer is somehow affected by near-bottom sources. The net flux of methane from this area of the East Siberian Arctic shelf can reach up to 13.7 × 10⁴ g CH₄ km^− 2 from plume areas during the period of ice free water, and thus is in the upper range of the estimated global marine methane release. Ongoing environmental change might affect the methane marine cycle since significant changes in the thermal regime of bottom sediments within a few sites were registered. Correlation between calculated methane storage within the water column and both integrated salinity values (r = 0.61) and integrated values of dissolved inorganic carbon (DIC) (r = 0.62) suggest that higher concentrations of dissolved methane were mostly derived from the marine environment, likely due to in-situ production or release from decaying submarine gas hydrates deposits. The calculated late summer potential methane emissions tend to vary from year to year, reflecting most likely the effect of changing hydrological and meteorological conditions (temperature, wind) on the ESAS rather than riverine export of dissolved methane. We point out additional sources of methane in this region such as submarine taliks, ice complex retreat, submarine permafrost itself and decaying gas hydrates deposits.     

喷水推进器进口流道水动力性能分析

[目的]研究喷水推进器进口流道主参数对其性能的影响,为喷水推进器设计提供依据.[方法]基于STAR-CCM+商业软件,通过定常雷诺平均NS方程(RANS),数值模拟分析不同进速比(IVR)工况下喷水推进器进口流道轴线高度和进流角度对其水动力性能的影响,并根据国际拖曳水池会议(ITTC)的不确定度分析规程进行数值不确定度...     

一种新型铝合金的制备及其水反应性能研究

为解决现有水冲压发动机启动困难、金属燃料难于储存等问题,通过熔炼法制备一种新型铝铟镁三相合金。运用水反应测试装置、高压热分析天平、金相显微镜等测试手段,分析合金常温及高温下的水反应性能、表面形貌和活化机理。结果表明：该铝合金具有良好的储藏性能,在常温下单位质量的合金与水反应的产氢量仅为0.029 mL/mg;高温下铝合金与水蒸气反应分为4个阶段,在450℃前完成低温区反应,启动迅速。该合金能够代替现有普通铝粉和纳米铝粉,作为水冲压发动机主燃料使用。     

景洪水力式升船机异形突扩体设计

景洪水电站通航建筑物采用的水力式升船机具有我国完全自主知识产权。突扩体作为水力式升船机输水系统的重要部分,具有改善流道内部水流的流态、提高输水效率的作用。突扩体为一大容积空腔体形,属于异形结构,工况复杂,为此,内外均设梁系以承担水压。采用有限元法对突扩体进行工作状态和水压试验状态的力学分析,结果表明突扩体结构强度满足要求。