一、Overall Thermodynamic Model of an Ultra Micro Turbine（论文文献综述）
秦侃,张佳楠,罗凯,党建军[1]（2021）在《基于有机朗肯循环的水下动力系统研究》文中研究表明闭式蒸汽朗肯循环是无人水下航行器动力系统的发展方向之一,但存在系统效率低的问题。文中提出了一种输出功率为10 kW的闭式有机朗肯循环。详细介绍了水下热动力系统的工作条件和相关尺寸限制参数。建立了系统热力学模型和涡轮机一维设计方法,设计了在不同工况下的部分进气式小型轴流式涡轮机。利用建立的涡轮机和换热器模型,以提高动力系统效率并满足在水下航行器中应用的尺寸限制为目标,对多种有机工质循环系统的运行特性展开分析。计算结果表明,采用跨临界循环的高温干工质可以大幅度提高系统效率。以环己烷和甲苯为例,系统效率分别为24.38%和22.29%,同时满足了尺寸限制条件,与传统蒸汽朗肯循环相比,系统效率提高了6.77%～8.86%。
高丹[2]（2021）在《燃气轮机余热利用有机朗肯循环系统的热力学研究》文中提出
黄永奎[3]（2021）在《CW型原表面紧凑式换热器的流动换热机理与优化方法研究》文中提出
梅志恒[4]（2021）在《涡轮叶片低周疲劳及蠕变寿命预测》文中研究表明涡轮叶片极易出现各种失效行为,比较典型的包括疲劳失效、蠕变失效、蠕变/疲劳耦合失效等,运行过程中还可能遭受外物打伤。此外,制造工艺和材料缺陷也会对叶片服役时间产生很大影响。准确对航空发动机涡轮叶片的服役寿命进行预测对航空发动机结构安全性、耐久性、战备完整性和降低服役成本都具有重大意义。针对叶片失效行为复杂,难以准确预测其服役寿命的现状,本文结合CFD技术和有限元仿真技术,进行叶片在典型工况下的气、热、固多场耦合仿真计算,获得了叶片工作时的应力、应变分布。通过比较现有多轴低周疲劳寿命预测模型的特点,分析造成叶片失效主要原因,结合临界面法和SWT模型优点对现有预测模型进行改进。此外,在对叶尖蠕变寿命预测的基础之上,提出了一种预测叶尖磨损叶片在激光熔覆修复后蠕变寿命的方法。具体研究内容如下:首先,获取航空发动机单次飞行任务过程中的循环载荷谱,分析航空发动机工作时的物理场环境,考虑工作时的三种主要载荷形式:气动载荷、离心载荷和温度载荷。在验证气动仿真环境的正确性之后,利用CFX对叶片流场进行仿真分析,在此基础之上,通过ANSYS Workbench进行叶片在各工况下的气、热、固多场耦合仿真计算,得到涡轮叶片叶身部分在各工况下的应力、应变及形变云图,通过分析造成叶片低周疲劳失效的主要原因,在叶根和叶身各确定一个考核点A和B,仿真方法和计算结果可为叶片寿命计算及结构设计提供参考。然后,计算叶片在典型工作循环下的低周疲劳寿命。利用DD432材料疲劳试验数据比较Morrow修正模型和SWT模型的预测精度和稳定性,利用有限元仿真方法获得叶片在不同工作状态下的应力、应变分布,选用稳定性较优的SWT模型计算考核点A、B的低周疲劳寿命,确定A点为决定叶片低周疲劳寿命的点。最后对预测模型进行修正,结合临界面法和SWT模型优点将模型改进后对A点低周疲劳寿命进行计算,结果表明修正后的模型精度更高。最后,计算叶尖再制造区域的蠕变寿命,利用有限元仿真结果得到叶尖部位在巡航状态下的温度和应力水平,利用文献中DD432材料蠕变试验数据拟合L-M参数,利用L-M参数法计算叶尖区域的蠕变寿命。利用ANSYS生死单元技术模拟激光熔覆过程,温度场和应力场分布特征与实际加工过程类似,仿真结果表明激光熔覆工艺热影响区较小,只对熔覆区附近材料产生影响,利用合作单位DD432再制造微型试件力学性能测试数据,定义再制造蠕变寿命修正参数为再制造微型试件持久性能与基体持久性能最低要求的比值,利用此参数对叶尖再制造区域蠕变寿命进行修正,以此结果作为叶尖再制造区域服役蠕变寿命。
周浩伟[5]（2020）在《基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统集成分析与优化》文中研究指明化石能源的过度开发及其引起的环境问题日益凸显,人类的生存面临极大挑战。改变能源利用模式,提高能源利用效率,开发可再生能源是解决能源与环境问题的重要途径。针对常规的基于燃料电池冷热电联供系统存在的燃料成本高,能源利用率低,评价手段单一等问题,本文提出基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统,并采用综合评价方法对基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统在热力、经济和环境方面的价值进行评估。引入进化算法作为优化工具,优化系统各方面指标,为联供系统的优化研究提供了新方法,本文主要研究内容:首先,对基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统进行热力学研究。根据热力学第一和第二定律,建立冷热电联供系统热力学评价标准。借助参数分析方法,讨论主要操作参数对冷热电联供系统的热力学性能（电功率,效率,一次能源节省率等）的影响并进行分析。结果表明高地热温度有利于提高系统的总电功率,热功率,制冷量和一次能源利用率;提高水醇比也可以增加热功率,制冷量,系统效率和?效率。另外,输出总电力随着燃料电池-燃气轮机功率比的变化而波动,当功率比为1.0时,系统可以达到最大输出功率。其次,研究了基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统的经济性和环境性。采用经济性指标（年均成本和平准化能源成本）来评估系统的经济价值,以及环境性指标对系统的环境性进行评价。结果表明:主要操作参数以及一些经济参数对系统的经济性和环境性有较大影响。直接CO2排放量随着地热温度的升高和水醇比的下降而降低,最低可降至0.493kg/k W;氢气价格和使用寿命的提高也增加了年均总成本节省率。此外,随着甲醇价格,地热温度和水醇比的增加,年均总成本节省率下降。与常规CCHP系统相比,基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统年均总成本下降了1492$。最后,对基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统模型从热力性能、环境影响和经济成本三个方面同时进行评价,以电功率、平准化能源成本和直接CO2排放量为优化目标,分别运用NSGA-II与fgoalattain两种进化算法对系统进了多目标优化。得到了3D Pareto最优曲面,并对优化结果进行了对比,经决策得到了最优操作参数集。
黄福军[6]（2020）在《微小型自由活塞发动机理论与实验研究》文中研究指明近些年来随着科技的快速发展,各种微电子机械系统（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）装置不断涌现,这些产品的能源供给方式主要来源于自身携带的可充电电池或一次性电池。而传统电池存在功率密度低、续航时间短、存在有毒物质等缺点,这严重影响了用户的日常体验,也成为限制MEMS发展的主要障碍之一。因而迫切需要研发高能量密度、高功率重量比、长续航的微型能源动力系统。碳氢燃料的能量密度普遍可达50MJ/kg,而且燃料补充迅速,因此基于碳氢燃料燃烧的微型能源动力系统是破解目前锂电池难题最具潜力的替代方案。本文采用基于气态碳氢燃料的微小型热机方案,对此进行了探究。选取双活塞式自由活塞发动机方案,该方案具有结构简单、运行频率适中等优点,可与直线发电机直接耦合,能有效提高发动机空间利用率,省去了中间传动装置,功-电转化效率高,活塞与气缸间摩损小,泄漏易于控制。采用双活塞式布局,使得发动机在单个运行周期内完成两次做功冲程,故系统功率密度较高。本文展开了基于微小型双活塞式自由活塞发动机的设计理论、样机研制和参数性能研究,论文包括的主要内容和取得的主要成果总结如下。论文第二章根据自由活塞发动机工作特点对其进行了动力学和热力学分析,分别分析了泄漏、散热、电磁、燃烧等模型。建立了自由活塞发动机控制体,对其进行了热力学第一定律的分析,并对气缸扫气模型进行了实验验证。对发动机支架系统进行了受力形变及振动分析,得出了最大形变量与支架尺寸的关系。论文第三章建立了自由活塞发动机零维设计仿真模型,该模型包括热力学和动力学模块,并考虑了传热、摩擦、电磁等对发动机运行特性的影响,在此基础上,研究了变参数下发动机的运行规律。分析了发动机支架受力形变情况,基于静力学和振动理论,采用有限元方法对支架系统进行了应力与模态分析,完成了支架的优化设计与加工。根据直线电机设计理论,分析确定了直线电机基本参数,完成了直线电机的加工并对该样机进行了倒拖实验,实验结果表明直线电机能够满足设计要求。根据微小型自由活塞发动机特点,提出了针对微小尺度自由活塞发动机的飞溅润滑策略,并通过实验验证了该润滑方法的可行性。完成了发动机其他主要零部件的设计研制,如气缸套筒、点火控制系统、连杆及其防自传装置。第四章建立了自由活塞发动机实验系统,开展了系统全面的实验研究。首先建立了第一代原理样机实验系统,该样机采用火花塞点火,工作方式为两冲程。对该样机进行实验探究发现,该发动机可以通过手动启动的方式进行启动并实现连续运行,然而由于点火系统以及进气阀控系统存在信号延迟,导致发动机运行性能较差。针对样机测试中暴露出的问题,对第一代样机进行了改进以及相关结构的优化。优化后的样机采用辉光塞点火,并耦合了设计的直线电机,整个自由活塞发动机系统功能更加完善。与改进前的样机相比,改进后的样机各方面性能得到了显着的提升。以改进后的样机为研究对象,探究了变参数下发动机基本运行特性,完成了发动机指示功率和指示热效率对外部参数变化的敏感性分析。探究了外部扰动（负载、气体流量）对发动机运行稳定性的影响,以及发动机压缩空气储能特性。在此基础上,为进一步减小样机尺寸,减轻重量,基于等比例缩放原则,对第一代样机进行了微型化设计,完成了第二代原理样机的研制,该样机单侧气缸排量为1.6cm3,采用辉光塞点火,工作介质为丁烷,是目前国际上已知的同类机型中尺寸最小的一款样机。首先对第二代样机基本运行特征进行了探究,在此基础上对第二代样机进行了热力学第一定律分析,定量得出了该样机各项损失占比,为后期样机的改进和性能提升指明了方向。最后基于获得的两代原理样机实验结果,完成了自由活塞发动机主要性能参数随尺度变化的敏感性分析。论文第五章在改进后的第一代原理样机台架上开展了燃料掺氢的实验研究,并进行了三维数值仿真。通过在主燃料中掺加一定体积分数的氢气（1%-5%）,旨在促进燃料在气缸内的充分燃烧,进而提高发动机性能和改善排放。实验中通过改变掺氢比例,获得了发动机的工作性能特征和缸内燃烧过程。实验结果表明,掺氢能够显着提高发动机行性能和改善排放。在此基础上开展了三维数值仿真,建立了自由活塞发动机气缸模型,研究了不同掺氢比对发动机缸内燃烧动力学特性的影响。通过数值分析结果与实验结果的对比,验证了实验中结论,揭示了发动机性能提高和排放改善的内在机理。
靳红炜[7]（2020）在《固体氧化物燃料电池非平衡态热力学研究》文中认为固体氧化物燃料电池（Solid oxide fuel cell,SOFC）作为高效且清洁的能量转换设备。热、质传递、微流动、电荷输运、电化学反应及催化重整等不可逆过程是其内部的本征过程。这些过程不可避免地产生不可逆损失,而熵产是集各个不可逆损失于一体的函数。传统研究SOFC性能是以实现功率密度输出最大化为目的,这是一种对燃料电池性能技术上提高的短期目标。若从熵产及?分析角度研究SOFC的非平衡态热力学性能则可能达到节省能源的长期且最终目的。为此,本文建立以氢气为燃料和以甲烷为燃料的SOFC（H2-SOFC和CH4-SOFC）的三维多物理场模型并结合熵产衡算式建立流体粘性摩擦熵产(Gfric)、热传导熵产（Gh）、分子扩散传质熵产（Gm）、活化极化熵产(Gact)、欧姆热熵产(Gohm)及甲烷重整反应熵产(Gch)的宏观唯象框架,探讨操作参数和结构设计对电池功率密度、全局熵产、?损失、燃料利用率、发电效率及?效率等性能的影响及其在发电过程中的变化规律,这有利于确定SOFC中各组件上不可逆熵产的分布,计算出SOFC内部各过程的不可逆性,为优化SOFC热力学性能提供重要理论依据。目前,这一方面的相关研究及报道很少,由于计算SOFC内部存在的各项不可逆性,需要获得其各个过程的驱动力及热力学通量参数,同时受到高温,密封及电池尺寸较小的限制,本文利用COMSOL软件建立起内部过程模拟—结构设计—性能分析之间的联系。论文工作主要包括以下几个方面:（1）构建三维板式SOFC质、热传递、二次电流密度分布和动量守恒等数值模型,利用COMSOL软件进行计算,获取相应输运过程的驱动力和通量,用于求解SOFC内部流体粘性耗散、热传导、分子扩散传质、活化极化、欧姆热及甲烷重整等效应引起的不可逆熵产模型。（2）搭建了SOFC实验测试平台,分别测试H2-SOFC和CH4-SOFC在不同操作温度下的I-V-P性能曲线,验证了输运模型的可靠性,间接证明了用于计算熵产所需驱动力和通量的准确性,保证了计算出的系统?损失和?效率等性能的有效性。（3）模拟探究了各项局部熵产在SOFC中的分布和发电过程中各项全局熵产、?损失、?效率及发电效率的变化规律。结果表明,H2-SOFC中Gm占主导,其次是Gact;而CH4-SOFC中则是Gch占主导,其次是Gact,再次是Gm,两种燃料的SOFC中Gfric均可忽略不计。Sch位阳极支撑层入口顶部;Sact分布于电极功能层;Sm分布在电池入口通道与电极层的接触处,且阳极Sact与Sm均大于阴极上的数值;Sohm在整个SOFC组件上中均有分布,但电解质中心面上较为集中;Sh则是集中于入口通道与连接体的接触处且在CH4-SOFC中,随电压的减小,沿电池长度方向上,Sh先减小增大。发电过程中,随着输出电流密度的逐渐增大,?损失呈近似线性增大,功率密度及发电效率呈先增大后减小的规律,?效率在H2-SOFC中从约92%逐渐降低到60%,而在CH4-SOFC中则是呈先增大后减小的规律,主要原因在于前者?效受功率密度影响大于受?损的影响,后者相反。?效率较高,说明被有效利用的功就较多,意味着SOFC更加节能。而?效率较大但发电效率较小,两者差值较大,说明SOFC系统的不可逆性相对较大。（4）在H2-SOFC系统中考察了操作温度、燃料入口流量、H2初始摩尔分数、肋板宽/通道宽（Ratio of rib width to channel width,RCR）、通道高/通道宽（Ratio of channel height to channel width,CSR）及通道数等对SOFC热力学性能及发电性能的影响规律。结果表明,升温、减少H2摩尔分数、入口燃料流量越少,?损失越低,而发电性能及热力学性能均增强;在一定范围内,通过降低燃料流率与空气流率,可大幅提高发电效率。相同电流密度下,RCR越小,系统不可逆性越低,?效率及发电效率均越大。因此宽通道,窄肋板结构的H2-SOFC性能更好。相较于单通道,多通道单堆电池片的不可逆性更强,其?效率也更高,相同电流密度下,增加通道数,可以获得更高的功率密度,?效率及发电效率。（5）在CH4-SOFC系统中考察了操作温度、水碳比（steam-to-carbon,S/C）、甲烷预重整率、RCR及CSR等对SOFC热力学性能及发电性能的影响规律。结果表明:升高电池温度,有助于增强电池各项性能;在CH4-SOFC中,低S/C和预重整率,功率密度越大,反之获得较高?效率及发电效率。RCR显着影响电池性能,减小RCR可增强电池性能,CSR对电池性能影响较小。但是窄肋板,宽且低通道的SOFC几何模型能得到更优电池第二定律热力学性能。在高温、高CSR、低RCR、低S/C及低预重整率下,CH4-SOFC系统不可逆性较强。
吴逸锋[8]（2020）在《微尺度燃烧中熵增分析》文中认为当今微机电系统的快速发展导致其对能源需求不断增大,燃料电池越来越难以满足其需求,因此高效清洁的新型能源装置成为了许多学者研究的热点。微型热光电系统由于其较高的能量密度、无污染和便携方便等优点同样备受瞩目。微型燃烧器作为微型热光电系统中最重要的部件之一,其燃烧效率决定了系统的发电效率。微型燃烧器由于其较大的表面积体积比导致其仍然存在诸多问题和挑战,比如燃烧器内部燃烧不稳定和火焰驻留时间短、容易熄火等。本文主要通过改变微型燃烧器的结构,燃烧器的材料,内部燃料的流量和流速等对微型燃烧器进行优化改进,从而优化燃烧器内部的燃烧情况,提高燃烧效率和稳定性。结合数值模拟和熵增分析的方法进一步详细的阐述了燃烧器内部的燃烧特性和能量变化并做了以下研究。（1）针对不同阶梯状入口的燃烧器内部的燃烧情况分别进行了数值模拟与实验验证。从燃烧器内部的温度与氢氧基分布、外壁面温度分布趋势和外壁面平均温度三个方面详细分析了燃烧器内部的燃烧特性。模拟结果表明阶梯状入口的存在对微型燃烧器内部的燃烧存在一定的积极影响,含有阶梯状入口的微型燃烧器内部的燃烧情况比不含阶梯状入口燃烧器内部的燃烧情况更加稳定,燃烧效率更高。对比分析不同入口长度（2mm、3mm、4mm、5mm和7mm）的阶梯状微型燃烧器内部熵增变化发现:燃烧器内部的熵增变化与其内部燃烧性能的优劣呈反比。当微型燃烧器的阶梯状入口长度为4mm时,该燃烧器内部总熵增率最小仅有0.0017W/K且内部燃烧最稳定。（2）以4mm长阶梯状入口的微型燃烧器为模型,研究了不同多孔介质材料、燃烧器材料和质量流量(7.50×10-7kg/s、9.38×10-7kg/s和1.13×10-6kg/s)对燃烧器内部燃烧特性的影响。研究表明Si C和Al2O3分别是作为多孔介质和微型燃烧器的合适材料。较大的氢气质量流量促使化学反应更加剧烈,同时也增加了燃烧器内部的总熵增率。因此在一定范围内,较大的氢气质量流量可以提高燃烧效率和稳定性。（3）基于微型热光电系统的应用,研究了阶梯状入口的角度、多孔介质的孔隙率和微型燃烧器的壁厚对微型热光电系统发电效率的影响。通过研究发现:取微型燃烧器入口角度为45度,取流速为6m/s,其内部与外部流场分别填充0.60与0.90孔隙率的多孔介质,并且取燃烧器壁厚为0.5mm时系统光伏电池的输出功率最高为1.32W,该系统发电效率最高可达1.96%。
王光烛[9]（2020）在《混合太阳能微型燃气轮机系统（火用）环境学分析与评价》文中进行了进一步梳理在化石能源不断减少与自然环境的污染越发严重的形势下,能源清洁高效利用是关乎国家安全,人类社会发展乃至生存的关键因素。在此背景下,作为清洁能源太阳能的高效利用是实现节能减排的重要路径。本文基于100kW AE-T100NG燃气轮机机组构筑混合太阳能微型燃气轮机系统,综合利用热力学性能分析方法和（火用）环境学的分析方法,对引入太阳能的微型燃气轮机系统的设计和优化进行分析与评价。首先对微型燃气轮机机组的重要参数进行敏感性分析,考虑原机组压气机、燃烧室和燃气涡轮是精心设计、参数匹配的状态,因此需评估在引入太阳能后参数发生变化对系统的影响特性,为机组增加太阳能组件后的调节和优化方式提供重要参考依据。其次,考虑借用原有的燃气轮机组成混合太阳能微燃气轮机发电系统,会由于加入了太阳能集热加热器,导致各部件的通流能力、参数不匹配,但,因此本文对直接借用现有机组的方式组成的混合太阳能微燃气轮机发电系统的性能,以及影响性能的限制因素进行分析。通过对太阳能微型燃气轮机系统的仿真建模,指出在100kW燃气轮机系统的节能改造过程中,限制输出功率提升的核心因素是燃烧器的通流能力和压气机的压比,为适合混合太阳能微燃气轮机发电系统的实验系统构建和系统部件优化匹配提供重要参考依据。最后,针对建立的混合太阳能的微型燃气轮机机组模型,对机组及其组件进行（火用）环境学分析,结果表明,引入太阳能后可显着降低系统环境学影响。本文从环境学影响角度,为混合太阳能微型燃气轮机机组各组件的设计优化提供了方向。
卢国奇[10]（2019）在《基于煤层气的分布式能源系统静态特性仿真研究》文中认为21世纪被认为是煤层气大发展的时代,与天然气的开发不同,煤层气的开发可以从根本上防止瓦斯事故的发生、增强煤矿生产的安全性、增加洁净能源,弥补了天然气供给不足的缺陷,成为最可靠的天然气的替代能源。但是,煤层气与天然气均属于不可再生资源,因此,做到对煤层气的充分利用,变得尤为重要。近些年来分布式能源系统以其具有:高供电效率、高经济效益、更节能环保、占地少等优势,受到了社会各界的广泛关注。并且作为一种梯级能量利用系统,可以使能源利用率提高75%～85%以上,具有广阔的应用前景,有望取代集中式能源系统成为能源工业发展的主力。基于此,本论文以基于煤层气的分布式能源系统的建立为研究目标,通过对能源系统相关静态特性的模拟分析,为该分布式能源系统的动态运行控制提供了可靠的理论与技术数据。其研究内容主要包括:（1）我们以燃气内燃机为动力核心,设计了集:双压余热锅炉、汽轮机、单效溴化锂吸收式热泵等设备为整体的基于煤层气的分布式能源系统,其额定发电量、制热量、制冷量依次为:800 k W,300 k W,129 k W。（2）基于模块化建模的方法,对系统的各个设备的布局分别进行区域划分与建模。首先,先对内燃机建模,于此同时引入燃烧与排放模型。另外,又因为系统的相关性能容易受到煤层气组分浓度变化的影响,所以,我们分别建立了单相介质换热的余热锅炉模型和蒸发系统的余热锅炉模型,依据换热器结构来确定烟气侧与工质侧对流传热系数。之后,采用静态特性加入动态一阶环节的方法对汽轮机进行建模。最后,通过集总参数法对蒸汽型单效溴化锂吸收式热泵进行建模。（3）最后,通过Simulink/Matlab平台,对整个系统的模型进行了静态仿真测试,并将仿真稳态性能数据与设计值进行比较,探究模型的正确性、合理性与可行性。结果表明本项工作中建立的分布式能源系统的静态仿真模型具有较高的仿真精度,有利于实时仿真的监测。为其控制系统设计奠定基础。
二、Overall Thermodynamic Model of an Ultra Micro Turbine（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Overall Thermodynamic Model of an Ultra Micro Turbine（论文提纲范文）
（1）基于有机朗肯循环的水下动力系统研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 系统构型与工质选取 |
| 2 系统运行及主要部件建模 |
| 2.1 循环系统热力学模型 |
| 2.2 部分进气式轴向涡轮机 |
| 2.3 冷凝器 |
| 2.4 加热器 |
| 2.5 回热器 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 系统效率 |
| 3.2 涡轮机内效率 |
| 3.3 换热器面积与尺寸限制 |
| 4 结论 |
（4）涡轮叶片低周疲劳及蠕变寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 有限元仿真技术的发展 |
| 1.2.2 疲劳及蠕变寿命预测方法 |
| 1.2.3 再制造技术及其评估方法 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 发动机载荷谱统计及流场仿真计算 |
| 2.1 航空发动机飞行载荷谱统计 |
| 2.2 流场分析基本理论 |
| 2.2.1 质量守恒方程 |
| 2.2.2 动量守恒方程 |
| 2.2.3 能量守恒方程 |
| 2.2.4 湍流模型 |
| 2.3 流场仿真环境验证 |
| 2.4 流场仿真结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于ANSYS的叶片多场耦合仿真计算 |
| 3.1 有限元分析基本理论 |
| 3.1.1 有限元基本方程 |
| 3.1.2 单元位移函数 |
| 3.1.3 单元刚度矩阵 |
| 3.1.4 载荷移置与等效节点载荷 |
| 3.2 热分析基本理论 |
| 3.2.1 热传递方式 |
| 3.2.2 热传递控制微分方程 |
| 3.3 多物理场耦合分析原理 |
| 3.4 有限元分析软件 |
| 3.5 涡轮叶片有限元模型 |
| 3.5.1 叶片三维几何模型 |
| 3.5.2 材料参数 |
| 3.6 载荷分析与计算 |
| 3.6.1 离心力 |
| 3.6.2 气动力 |
| 3.6.3 热应力 |
| 3.7 多场耦合分析结果 |
| 3.8 叶身考核点确定 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 叶片低周疲劳及叶尖激光熔覆区域蠕变寿命计算 |
| 4.1 疲劳寿命预测方法 |
| 4.2 SWT模型预测结果 |
| 4.3 基于临界面法的改进模型预测结果 |
| 4.4 叶尖蠕变寿命预测 |
| 4.5 激光熔覆对基体的影响 |
| 4.5.1 ANSYS生死单元法 |
| 4.5.2 高斯热源 |
| 4.5.3 有限元仿真模型 |
| 4.5.4 仿真结果分析 |
| 4.6 叶尖激光熔覆修复后的蠕变寿命计算 |
| 4.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（5）基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统集成分析与优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 基于燃料电池的冷热电联供系统技术的研究现状 |
| 1.3 甲醇重整制氢技术研究现状 |
| 1.4 本文研究的内容 |
| 第2章 PEMFC冷热电联供系统数学模型 |
| 2.1 系统结构 |
| 2.2 系统建模 |
| 2.2.1 质子交换膜燃料电池 |
| 2.2.2 基于地热的甲醇重整制氢子系统 |
| 2.2.3 溴化锂吸收式制冷机 |
| 2.2.4 微型燃气轮机 |
| 2.3 模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 联供系统热力学分析与评价 |
| 3.1 基于热力学第一和第二定律的热力学行为评价标准 |
| 3.2 冷热电联供系统的热力学性能分析 |
| 3.2.1 地热温度和水醇比对甲醇重整制氢的影响 |
| 3.2.2 地热温度和水醇比对系统的输出功率的影响 |
| 3.2.4 地热温度和水醇比对系统输出效率的影响 |
| 3.3 参数τ对系统电功率的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 联供系统经济性和环境性分析 |
| 4.1 经济和环境评价模型 |
| 4.2 联供系统经济性评价 |
| 4.2.1 联供系统的LCOE的参数分析 |
| 4.2.2 联供系统与参考系统的经济性对比 |
| 4.3 联供系统环境性评价 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 PEMFC冷热电联供系统综合评价与多目标优化 |
| 5.1 多目标优化方法 |
| 5.1.1 优化参数和目标 |
| 5.1.2 NSGA-II和 fgoalattain优化方法 |
| 5.2 基于NSGA-II和 fgoalattain的优化结果对比 |
| 5.3 基于TOPSIS决策方法的最优解集 |
| 5.4 本章小结 |
| 结语 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（6）微小型自由活塞发动机理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 基于燃料燃烧的微型能源动力系统分类 |
| 1.2.1 微型热电系统 |
| 1.2.2 微型光电系统 |
| 1.2.3 微型热机系统 |
| 1.3 微型能源动力系统对比 |
| 1.4 课题研究目的及内容 |
| 第2章 FPLE系统设计理论 |
| 2.1 FPLE结构及工作原理 |
| 2.1.1 FPLE基本结构 |
| 2.1.2 两冲程发动机扫气形式 |
| 2.1.3 两冲程发动机换气特点 |
| 2.1.4 FPLE工作原理 |
| 2.2 FPLE动力学分析 |
| 2.2.1 FPLE活塞组件运动分析 |
| 2.2.2 燃烧室热力学分析 |
| 2.2.3 圆筒形直线电机受力分析 |
| 2.2.4 FPLE摩擦力分析 |
| 2.3 FPLE热平衡分析 |
| 2.3.1 能量总输入 |
| 2.3.2 扫气损失 |
| 2.3.3 指示功率 |
| 2.3.4 散热损失 |
| 2.3.5 机械摩擦损失 |
| 2.3.6 泄漏损失 |
| 2.3.7 排气焓 |
| 2.3.8 不完全燃烧损失 |
| 2.4 FPLE支架受力与振动分析 |
| 2.5 FPLE 气缸与活塞尺寸约束关系 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 FPLE设计分析与研制 |
| 3.1 微小尺度FPLE在设计时应考虑的因素 |
| 3.2 FPLE系统平台组成 |
| 3.3 FPLE动力学特性仿真分析 |
| 3.3.1 仿真结果及分析 |
| 3.4 扫气系统设计 |
| 3.4.1 活塞、气缸与气缸盖的选择 |
| 3.4.2 气缸套筒设计与加工 |
| 3.5 FPLE支架系统设计与优化 |
| 3.5.1 FPLE支架模型建立 |
| 3.5.2 有限元模型的网格处理 |
| 3.5.3 有限元模型的约束与加载 |
| 3.5.4 仿真工况 |
| 3.5.5 仿真结果 |
| 3.5.6 支架系统加工 |
| 3.6 FPLE连杆及其防自转装置 |
| 3.7 圆筒形单相永磁直线发电机设计 |
| 3.7.1 直线发电机结构和原理 |
| 3.7.2 直线发电机的分类 |
| 3.7.3 永磁体材料和充磁方式的选择 |
| 3.7.4 圆筒形直线发电机设计参数 |
| 3.7.5 圆筒形直线发电机基本参数确定 |
| 3.7.6 圆筒型永磁直线电机样机 |
| 3.7.7 直线电机倒拖测试 |
| 3.8 FPLE部件间润滑与密封 |
| 3.8.1 润滑系统的作用 |
| 3.8.2 润滑的种类 |
| 3.8.3 FPLE的润滑 |
| 3.8.4 FPLE连杆与支撑孔密封 |
| 3.9 FPLE点火系统 |
| 3.9.1 火花塞点火系统 |
| 3.9.2 辉光塞点火系统 |
| 3.10 FPLE燃料供应系统 |
| 3.11 数据采集与测量系统 |
| 3.12 本章小结 |
| 第4章 FPLE运行特性的实验研究 |
| 4.1 第一代FPLE原理样机实验测试与改进 |
| 4.1.1 微小型FPLE启动 |
| 4.1.2 FPLE单缸燃烧与双缸燃烧运行特性对比 |
| 4.1.3 点火位置对FPLE运行特性的影响 |
| 4.1.4 第一代FPLE原理样机改进与优化 |
| 4.2 改进后的FPLE样机实验研究 |
| 4.2.1 辉光塞点火下FPLE启动过程 |
| 4.2.2 FPLE与凸轮连杆发动机运行曲线对比 |
| 4.2.3 FPLE变参数研究 |
| 4.2.4 参数敏感性分析 |
| 4.2.5 外部扰动对FPLE运行稳定性的影响 |
| 4.2.6 FPLE 的压缩空气储能特性 |
| 4.3 第二代FPLE样机热平衡分析 |
| 4.3.1 第二代FPLE样机简介 |
| 4.3.2 第二代FPLE样机启动 |
| 4.3.3 第二代FPLE基本运行特性 |
| 4.3.4 第二代FPLE热平衡分析 |
| 4.3.5 FPLE主性能参数随尺度变化的敏感性分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 FPLE燃料掺氢实验与仿真研究 |
| 5.1 FPLE性能提升途径 |
| 5.2 FPLE样机实验平台 |
| 5.3 火焰自发光高速图像采集 |
| 5.3.1 火焰沿气缸轴向传播过程 |
| 5.3.2 火焰沿气缸径向传播过程 |
| 5.4 实验工况 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.5.1 燃料掺氢对FPLE启动过程的影响 |
| 5.5.2 FPLE性能参数 |
| 5.5.3 FPLE运行工况范围 |
| 5.5.4 FPLE运行稳定性 |
| 5.5.5 热释放特性 |
| 5.5.6 缸内燃烧自发光图像 |
| 5.6 FPLE缸内燃烧动力学仿真 |
| 5.6.1 仿真平台介绍 |
| 5.6.2 CONVERGE数学控制方程 |
| 5.6.3 计算模型的选择 |
| 5.6.4 化学反应机理的选择 |
| 5.6.5 控制方程离散和求解 |
| 5.6.6 三维模型实体建立 |
| 5.6.7 网格划分及其控制参数设置 |
| 5.6.8 初始条件设置 |
| 5.6.9 仿真结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 研究创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 附录 B |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）固体氧化物燃料电池非平衡态热力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 中国能源结构 |
| 1.1.2 SOFC国内外发展现状 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池概述 |
| 1.3 能量系统的非平衡态热力学 |
| 1.4 SOFC系统非平衡态热力学熵产分析的研究进展及意义 |
| 1.4.1 SOFC熵产分析的研究进展 |
| 1.4.2 SOFC熵产与?分析的必要性和意义 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 2 建立SOFC内部不可逆传递过程的理论模型 |
| 2.1 物理模型 |
| 2.2 唯象输运方程 |
| 2.2.1 电荷传输及电化学动力学模型 |
| 2.2.2 极化现象的描述 |
| 2.2.3 质量传递 |
| 2.2.4 动量传递 |
| 2.2.5 热量传递 |
| 2.2.6 甲烷蒸汽重整动力学 |
| 2.3 SOFC不可逆过程熵产平衡方程 |
| 2.4 SOFC系统的?损失 |
| 2.5 SOFC发电效率与?效率方程 |
| 2.6 求解方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 H_2-SOFC和 CH_4-SOFC实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与设备 |
| 3.2.2 实验装置与流程 |
| 3.3 实验和数值计算结果对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 H_2-SOFC的非平衡态热力学 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 输运特性参数在电池长度方向上的分布 |
| 4.3 操作参数对H_2-SOFC系统性能的影响 |
| 4.3.1 温度的影响 |
| 4.3.2 H_2初始摩尔分数的影响 |
| 4.3.3 入口燃料流量的影响 |
| 4.3.4 工作电压下操作参数对全局熵产的影响 |
| 4.4 结构设计对H_2-SOFC系统性能的影响 |
| 4.4.1 RCR和 CSR对全局熵产的影响 |
| 4.4.2 RCR与 CSR对电池性能的影响 |
| 4.5 通道数对H_2-SOFC性能的影响 |
| 4.5.1 通道数对H_2-SOFC的 I-V-P性能影响 |
| 4.5.2 工作电压下通道数对全局熵产的影响 |
| 4.5.3 发电过程中通道数对电池性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 CH_4-SOFC非平衡态热力学性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 局部熵产在SOFC中的分布图 |
| 5.3 全局熵产在发电过程中的变化规律 |
| 5.4 操作参数对CH_4-SOFC系统性能的影响 |
| 5.4.1 温度的影响 |
| 5.4.2 S/C的影响 |
| 5.4.3 甲烷预重整率的影响 |
| 5.5 RCR和 CSR对 CH_4-SOFC系统性能的影响 |
| 5.5.1 工作电压下RCR与 CSR对全局熵产的影响 |
| 5.5.2 RCR和 CSR对 CH_4-SOFC的 I-V-P性能影响 |
| 5.5.3 RCR和 CSR对 CH_4-SOFC不可逆性及和效率的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）微尺度燃烧中熵增分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本文的研究背景及意义 |
| 1.2 微型能量系统的研究现状 |
| 1.2.1 微型动力系统 |
| 1.2.2 微型热光电系统 |
| 1.3 微小尺度燃烧的研究现状 |
| 1.4 微尺度燃烧面临的主要问题 |
| 1.4.1 火焰驻留时间过短产生的问题 |
| 1.4.2 火焰熄火问题 |
| 1.4.3 大面积体积比产生的问题 |
| 1.4.4 微型燃烧器的材料以及制造方面受到限制 |
| 1.5 微尺度燃烧下多孔介质燃烧现状 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 微尺度多孔介质燃烧器特性的影响和熵增分析 |
| 2.1 燃烧器模型构建 |
| 2.1.1 几何模型 |
| 2.1.2 数学模型 |
| 2.1.3 化学反应模型 |
| 2.1.4 边界条件 |
| 2.1.5 网格独立性分析 |
| 2.1.6 实验验证 |
| 2.2 不同入口阶梯长度的微型燃烧器内部燃烧特性以及熵增分析 |
| 2.2.1 不同阶梯长度的微型燃烧器内部温度和氢氧基研究 |
| 2.2.2 不同阶梯长度的微型燃烧器外壁面温度以及平均温度研究 |
| 2.2.3 不同阶梯长度的微型燃烧器的熵增分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 含多孔介质微燃烧器的性能优化及熵增分析 |
| 3.1 不同多孔介质材料对微型燃烧器的燃烧特性以及熵增影响分析 |
| 3.1.1 材料属性 |
| 3.1.2 含有不同多孔介质的微型燃烧器内部温度和氢氧基研究 |
| 3.1.3 含有不同多孔介质的微型燃烧器外壁面温度以及平均温度研究 |
| 3.1.4 含有不同多孔介质的微型燃烧器的熵增分析 |
| 3.2 不同燃烧器材料对微型燃烧器燃烧特性的影响 |
| 3.2.1 不同材料的微型燃烧器内部温度和氢氧基研究 |
| 3.2.2 不同材料的微型燃烧器外壁面温度以及平均温度研究 |
| 3.3 不同氢气质量流量对微型燃烧器的燃烧特性以及熵增影响分析 |
| 3.3.1 不同氢气质量流量下微型燃烧器内部温度和氢氧基研究 |
| 3.3.2 不同氢气质量流量下微型燃烧器外壁面温度以及平均温度研究 |
| 3.3.3 不同氢气质量流量下微型燃烧器内部的熵增分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于微型热光电系统的燃烧器的优化和分析 |
| 4.1 燃烧器模型构建 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 数学模型 |
| 4.1.3 边界条件设置 |
| 4.1.4 网格独立性验证 |
| 4.1.5 模型验证 |
| 4.2 不同入口角度和不同流速对燃烧器的燃烧性能的影响 |
| 4.3 燃烧器内部填充多孔介质对燃烧性能的影响 |
| 4.3.1 内部流场填充不同孔隙率多孔介质 |
| 4.3.2 外部流场填充不同孔隙率多孔介质 |
| 4.3.3 内部与外部流场同时填充相同孔隙率的多孔介质 |
| 4.3.4 内部与外部流场同时填充不同孔隙率多孔介质 |
| 4.3.5 燃烧器壁厚对燃烧性能的影响及熵增分析 |
| 4.4 各系统光伏电池输出功率与系统发电效率比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
| 致谢 |
（9）混合太阳能微型燃气轮机系统（火用）环境学分析与评价（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 2 基本理论 |
| 2.1 热力学性能指标 |
| 2.2 全生命周期(火用)环境学分析 |
| 3 100kW燃气轮机机组敏感性分析 |
| 3.1 满负荷状态系统参数敏感性分析 |
| 3.2 部分负荷状态系统敏感性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 混合太阳能燃气轮机系统改造限制性因素分析 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.2 模型仿真 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 混合太阳能微型燃气轮机系统(火用)环境学分析 |
| 5.1 混合太阳能微型燃气轮机机组 |
| 5.2 (火用)分析 |
| 5.3 组件自身环境学影响 |
| 5.4 (火用)环境学分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（10）基于煤层气的分布式能源系统静态特性仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 煤层气简介 |
| 1.3 能源利用系统的分类 |
| 1.3.1 集中式能源系统 |
| 1.3.2 分布式能源系统 |
| 1.4 分布式能源系统的仿真建模 |
| 1.4.1 Matlab仿真软件 |
| 1.4.2 Matlab在系统仿真研究中的应用 |
| 1.5 本文主要思路和工作内容 |
| 第二章 基于煤层气的分布式能源系统 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 工作机理 |
| 2.3 设备参数 |
| 2.3.1 燃气内燃机的参数 |
| 2.3.2 余热锅炉的参数 |
| 2.3.3 汽轮机的参数 |
| 2.3.4 溴化锂热泵的参数 |
| 2.4 各项工质的物性参数 |
| 2.4.1 煤层气的物性参数 |
| 2.4.2 烟气的物性参数 |
| 2.4.3 烟气相关物性的计算 |
| 2.4.4 LiBr溶液的相关物性计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 低浓度煤层气分布式能源系统数学模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 内燃机的建模 |
| 3.2.1 压气机的建模 |
| 3.2.2 涡轮机的建模 |
| 3.2.3 涡轮增压器的动力学模型 |
| 3.2.4 中冷器模型 |
| 3.2.5 内燃机的气缸模型 |
| 3.2.6 内燃机的动力学模型 |
| 3.3 余热锅炉数学模型 |
| 3.3.1 余热锅炉总换热系数的计算 |
| 3.3.2 省煤器数学模型 |
| 3.3.3 过热器数学模型 |
| 3.3.4 蒸发系统的模型 |
| 3.4 蒸汽轮机的建模 |
| 3.4.1 机理性建模 |
| 3.4.2 综合法建模 |
| 3.5 溴化锂吸收式热泵数学模型 |
| 3.5.1 吸收式热泵传热系数计算 |
| 3.5.2 发生器数学模型 |
| 3.5.3 吸收器数学模型 |
| 3.5.4 冷凝器的建模 |
| 3.5.5 蒸发器的建模 |
| 3.5.6 溶液热交换器的建模 |
| 3.5.7 溶液阀的建模 |
| 3.6 全系统静态程序 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于煤层气的分布式能源系统的仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统的稳态性能 |
| 4.3 煤层气各组分浓度及流量对系统的影响 |
| 4.3.1 煤层气的组分浓度及流量对燃气内燃机性能的影响 |
| 4.3.2 煤层气组分浓度及流量对余热锅炉性能影响 |
| 4.3.3 煤层气的组分浓度及流量对汽轮机性能的影响 |
| 4.4 热泵热源温度及流量对系统影响 |
| 4.4.1 热泵热源温度及流量对汽轮机性能影响 |
| 4.4.2 热泵热源温度及流量对热泵性能影响 |
| 4.5 冷却水入口温度及流量对系统影响 |
| 4.6 低温水的入口温度及流量对系统的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、Overall Thermodynamic Model of an Ultra Micro Turbine（论文参考文献）
- [1]基于有机朗肯循环的水下动力系统研究[J]. 秦侃,张佳楠,罗凯,党建军. 水下无人系统学报, 2021(06)
- [2]燃气轮机余热利用有机朗肯循环系统的热力学研究[D]. 高丹. 三峡大学, 2021
- [3]CW型原表面紧凑式换热器的流动换热机理与优化方法研究[D]. 黄永奎. 哈尔滨工业大学, 2021
- [4]涡轮叶片低周疲劳及蠕变寿命预测[D]. 梅志恒. 大连理工大学, 2021(01)
- [5]基于甲醇重整制氢的PEMFC冷热电联供系统集成分析与优化[D]. 周浩伟. 湖南理工学院, 2020(02)
- [6]微小型自由活塞发动机理论与实验研究[D]. 黄福军. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)
- [7]固体氧化物燃料电池非平衡态热力学研究[D]. 靳红炜. 大连理工大学, 2020(02)
- [8]微尺度燃烧中熵增分析[D]. 吴逸锋. 江苏科技大学, 2020(03)
- [9]混合太阳能微型燃气轮机系统（火用）环境学分析与评价[D]. 王光烛. 浙江大学, 2020(08)
- [10]基于煤层气的分布式能源系统静态特性仿真研究[D]. 卢国奇. 太原理工大学, 2019(01)