基于频域法的超临界二氧化碳流动不稳定性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51706181
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0605.多相流热物理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As a new concept advanced power generation system, Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle owns the great development prospects, because the cycle efficiency is enough high and the relevant equipments present a smaller volume. To design and utilize the Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle power generation system in a safe and efficient way, the fundamental research on the flow instabilities of supercritical carbon dioxide is necessary. However, the studies on the flow instabilities of supercritical carbon dioxide are limited, whether domestic or abroad, especially in the application of frequency domain method. It is detrimental to reveal the characteristics of the flow instabilities of supercritical carbon dioxide in depth. Hence, in the present project, based on a lot of past research experiences, a brand new regional partition method of the supercritical carbon dioxide physical properties, which is suitable for the frequency domain method, will be proposed, according to the detailed analyzation of the supercritical carbon dioxide physical properties. Then, a univariate frequency domain method calculation model and a multivariable frequency domain method calculation model will be established for the flow instabilities of supercritical carbon dioxide, and the characteristics of the flow instabilities of supercritical carbon dioxide will be studied in depth. Finally, based on lots of calculation results and somewhat data from verification experiments, the calculation correlations of boundary heat flux of the supercritical carbon dioxide flow instabilities will be obtained and the relevant stability boundary diagram will be also determined. The present research can provide theoretical basis and technical support for the design and development of the advanced power generation systems using supercritical carbon dioxide, such as Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle.
超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统是一种先进动力系统,循环效率高,设备体积小,应用前景很好。对超临界二氧化碳流动不稳定性的研究是进行该发电系统设计和应用必不可少的基础性研究工作之一。目前国内外对超临界二氧化碳流动不稳定性的认识尚有不足,研究方法的发展也相对滞后。因此,本项目拟基于前期的研究积累,从频域法入手,通过深入分析超临界二氧化碳物性变化规律,创新性地提出能够将超临界二氧化碳物性变化特点准确地反映在频域法模型中的超临界二氧化碳物性分区方法;在此基础上建立超临界二氧化碳流动不稳定性的频域法模型,进而深入分析超临界二氧化碳流动不稳定性的机理和规律;通过计算,辅以实验数据,获得拟过冷度、热流密度、压力等关键参数对超临界二氧化碳流动不稳定性的单参数影响规律和耦合作用规律,建立界限热负荷的计算关联式,绘制稳定性边界图。本项目成果可为超临界二氧化碳先进发电系统的设计提供理论依据和技术支持。

结项摘要

超临界CO2(SCO2)流动不稳定性的研究是SCO2锅炉和紧凑式换热器热工水力设计的重要基础,也是SCO2布雷顿循环发电系统合理设计和安全运行的重要保障。本项目深入了分析SCO2物性变化规律,创新性地提出了能够准确反映SCO2物性变化特点的物性分区方法,并在此基础上开发出了SCO2流动不稳定性的计算模型。搭建了最大热功率1.2MW、流量5t/h、压力22MPa、温度650℃的实验台,并通过实验获得大量拟临界温度点附近CO2流动不稳定性的实验数据(质量流速300-800kg/m2s,压力8-12MPa,拟过冷数0.6-1.1, 热流密度30-190kW/m2)。通过本项目的实验数据和文献中的实验数据,验证并优化了本项目所开发出的SCO2流动不稳定性计算模型,获得了良好的效果。通过上述模型,获得拟过冷数、热流密度、压力、进出口节流等关键工况参数和管径、管长、壁厚,倾斜角等关键几何参数对SCO2流动不稳定性的影响规律,掌握了界限热负荷、脉动周期等随上述参数的变化趋势。以300MW 28MPa /600°C /620°C 的SCO2锅炉为例,进行了气冷壁内的SCO2流动不稳定性计算研究,并绘制了稳定性边界图。稳定性边界图为SCO2锅炉的热工水力设计提供了参考,可以有效地避免SCO2锅炉在启停过程或者极低负荷运行过程中出现SCO2流动不稳定性现象。本项目获得的计算模型和研究成果被成功应用在了SCO2锅炉气动力设计、SCO2布雷顿循环发电系统的工艺设计中,为系统/锅炉的在启停工况和极低负荷工况的合理设计和可靠运行提供了技术支持。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(1)
一种改进的超临界二氧化碳燃煤发电系统及其㶲分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    热力发电
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白文刚;李红智;张磊;杨玉;张一帆;姚明宇
  • 通讯作者:
    姚明宇
Investigation on the effects of narrowed channel cross-sections on the heat transfer performance of a wavy-channeled PCHE
窄通道截面对波状通道PCHE传热性能影响的研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.01.044
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Yu Yang;Hongzhi Li;Mingyu Yao;Wei Gao;Yifan Zhang;Lei Zhang
  • 通讯作者:
    Lei Zhang
Design assessment of a 5 MW fossil-fired supercritical CO2 power cycle pilot loop
5 MW 化石燃料超临界 CO2 动力循环试验回路的设计评估
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2019.02.178
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Hongzhi Li;Yifan Zhang;Mingyu Yao;Yu Yang;Wanlong Han;Wengang Bai
  • 通讯作者:
    Wengang Bai
Improved design of supercritical CO2 Brayton cycle for coal-fired power plant
燃煤电厂超临界CO2布雷顿循环改进设计
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2018.05.003
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Energy
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Yifan Zhang;Hongzhi Li;Wanlong Han;Wengang Bai;Yu Yang;Mingyu Yao;Yueming Wang
  • 通讯作者:
    Yueming Wang
300 MW boiler design study for coal-fired supercritical C02 Brayton cycle
300MW燃煤超临界CO2布雷顿循环锅炉设计研究
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2018.01.110
  • 发表时间:
    2018-05-05
  • 期刊:
    APPLIED THERMAL ENGINEERING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Bai, Wengang;Zhang, Yifan;Yao, Mingyu
  • 通讯作者:
    Yao, Mingyu

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其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    计算机工程与应用
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  • 作者:
    蒋天发;张一帆
  • 通讯作者:
    张一帆
内螺纹管管型结构对管内流动阻力特性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工程热物理学报
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    --
  • 作者:
    张煜乾;张一帆;李会雄;刘岗;李雷
  • 通讯作者:
    李雷
敲除Colgalt2基因加重小鼠急性肝损伤
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    医学分子生物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张一帆;郝晓花;黄玉波;魏红山
  • 通讯作者:
    魏红山
响应面法优化蚕蛹蛋白源α-葡萄糖苷酶抑制肽酶解条件
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国食品学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张玉;王伟;张一帆;王君虹
  • 通讯作者:
    王君虹
融合有判别力仿射局部特征上下文的图像分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张一帆;梁超;张维刚;黄庆明
  • 通讯作者:
    黄庆明

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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