一、CO_2压缩机改进设计的三元流动计算分析（论文文献综述）
刘智远[1]（2021）在《超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究》文中研究说明超临界二氧化碳（CO2）布雷顿循环具有效率高、设备紧凑、工质无污染等诸多优点,在核能、太阳能、余热利用等领域有广泛应用前景。CO2在临界点附近物性变化剧烈,这一特点对系统参数选取、控制、部件设计和实验具有重要影响。探究超临界CO2特殊物性对系统和压缩机的影响对设计高效、稳定的超临界CO2压缩机,提高超临界CO2布雷顿循环效率,实现超临界CO2布雷顿循环商业应用都有积极意义。为此,本文开展了超临界CO2离心压缩机进口参数对系统、压缩机的影响以及压缩机失速方面的研究。首先,针对现有系统研究对部件特性考虑较少的问题,开展了考虑部件可行性条件的超临界CO2布雷顿简单循环和再压缩循环分析,对比了不同约束强度下的超临界CO2循环效率和投资成本变化。研究发现,对于简单循环,随着限制条件的增强,最佳出口压力有减小的趋势,但最佳出口压力始终大于30MPa。当出口压力大于25MPa时,受可行性约束条件的影响,循环实际可实现效率比理论最高效率降低了约0.3-1个百分点。考虑部件可行性条件后,相应的投资成本增加0.02-0.05k$/kW,且最低投资成本对应的压缩机出口压力有所降低,介于22.5-30MPa之间;对于再压缩循环,理论最高效率总是高于考虑可行性条件后的可实现效率,最大偏差接近两个百分点,投资成本比简单循环增加了约0.01-0.5k$/kW。进一步地,从量纲分析出发,分析了影响压缩机特性的无量纲数。在保证运行无量纲参数相同的前提下,采用数值模拟和理论推导相结合的办法研究了进口等熵指数对压缩机气动特性的影响。研究表明,当机器马赫数和机器雷诺数不变,等熵指数的增大会降低负荷系数和叶轮出口马赫数,增大无量纲轴向推力、吸力面前缘马赫数和叶尖局部载荷。基于守恒定律和等熵关系的一维和准三维叶轮机械气体动力学方法论证了上述结果的可推广性。此外,雷诺数效应在超临界CO2离心压缩机的气动设计和实验中都是不可忽略的。再其次,分析了超临界CO2物性引起求解器发散的原因,改善了求解器收敛性,在此基础上开展了超临界CO2压缩机全通道非定常数值模拟研究。非定常计算得到的类气、类液进口状态下的结果均与实验结果符合良好。根据近失速点的模拟结果发现,IET超临界CO2离心压缩机是由泄漏流从部分叶片通道前缘溢流诱发的失速,具有很强的非轴对称性,并分析了周向波动数与叶片数的关联性。根据全周非定常结果,利用快速傅里叶变换获得了兆瓦级超临界CO2离心压缩机旋转不稳定性的周向传播速度。最后,在确定泄漏流和前失速先兆关联性以及诱发失速先兆机理的基础上,采用自循环机匣处理有效地控制了近失速点泄漏流强度,抑制了泄漏流与相邻叶片干涉,改善了叶尖堵塞状况,同时拓宽了压缩机失速裕度和堵塞裕度,为未来实现高效、高稳定性超临界CO2布雷顿循环提供了一条技术途径。
房启超[2]（2021）在《超临界CO2输送管网运行工况的安全性研究》文中研究指明不同于气相液相输送,作为大规模CO2输送最经济的相态,超临界CO2存在使人窒息的严重泄放危害。且实际含杂质CO2管网运行中存在管道腐蚀、泄漏、多相流、超压及堵塞等问题,破坏管网完整性,威胁管网运行安全。故而分析含杂质超临界CO2输送管网运行中存在的安全问题更具现实意义。本文以延长油田实际含杂质超临界CO2输送管网为研究对象,分析提出影响超临界CO2管网安全运行的因素主要是含杂质CO2物性、杂质水引起的水合物生成及管壁内腐蚀问题。采用PR状态方程计算含杂质CO2相态特征,得到保证管网安全输送的前提是防止流体进入含杂质CO2气相区及两相区。并利用vd W-P相平衡模型计算对应含杂质CO2的水合物相平衡曲线,发现超临界CO2管网输送参数大范围落在含杂质CO2水合物生成区间,威胁管网输送安全。同时发现,基于含杂质超临界CO2特殊物性及其跨临界性质,不同工况下管网流动参数有较大波动。针对上述管网运行中安全性问题,借助OLGA多相流软件中管网计算守恒方程及水力、热力模型,建立超临界CO2输送管网安全性研究模型。并对文献中国内外两组CO2泄放实验进行模拟计算,对比分析泄放实验中管内CO2温度压力数据,结果显示压力计算值最大平均误差12.22%,温度最大平均误差13.14%,误差满足工程实际需要,模型较准确,能够用于超临界CO2输送管网运行安全性研究。采用该OLGA模型,对简化的含杂质超临界CO2输送管网的首站加压稳态、瞬态输送,及管网中间加压稳态输送进行模拟研究。得到稳态输送下,超临界CO2在干线管入口5.3km后进入并保持密相流动,干线管22km左右生成并持续存在少量CO2水合物,且管网22.3km之前存在引起腐蚀的连续水膜,威胁运行安全。在首站加压CO2输送管网输量波动、压力波动、停输再启动及管道泄放等瞬态运行工况下,管内CO2相态会在两相区外产生较大变动,进而引起管内水合物生成及管壁水膜含量存在位置和含量的相应变化,会诱发管壁冲蚀腐蚀等多方面不安全问题。对管网中间加压稳态运行安全性研究表明,存在一定质量水合物会沿管道进入离心泵,加剧对叶片冲刷的问题,管网中间加压,基本实现出口压力达到13.95MPa以上的注入压力,整个管网内CO2保持安全的密相流动,但由于加压导致的温升,使支线19.5km以内出现管壁连续水膜,19.5km处开始生成CO2水合物,增加了管网运行危险。
邵文洋[3]（2020）在《超临界CO2离心压缩机多维度气动设计与分析体系中若干关键问题研究》文中进行了进一步梳理随着全球化石能源储量的减少及其带来的环境问题的制约,寻求高效、低碳、环境友好的能源方案成为各国能源转型的主流方向。近年来,以超临界二氧化碳（Supercritical CO2,sCO2）为工质的布雷顿动力循环因其高效能潜力、高能量密度、应用范围广等优点得到了越来越广泛的关注,并被认为是下一代核能和太阳能领域最具潜力的动力循环之一。虽然该循环的诸多优点令其有着广阔的应用前景,但距离工程应用还有较多的技术障碍需要突破,其中作为该循环中的核心设备之一,工作在CO2临界点附近的离心压缩机就是其制约因素之一。近临界点CO2强烈的非理想性气体特点及潜在的局部冷凝相变为sCO2压缩机的设计与分析带来了挑战。为此,本文围绕近临界点sCO2离心压缩机在一维、准三维和全三维的多维度气动设计与分析中所面临的若干关键问题展开了研究。主要的研究工作包括:一、CO2在近临界点真实气体物性计算:针对CO2流动分析过程中直接求解Span-Wagner物性方程计算速度慢以及临界点附近计算稳定性差的问题,本文建立了基于表格查询的适用于多维度数值求解器的快速、准确、稳定的近临界点CO2物性计算方法,并详细研究了物性表格插值精度的分布特点及其随不同表格分辨率的变化规律。结果表明,该方法可大幅度提高物性计算效率,并可有效改善以焓和熵为自变量时临界点附近的计算不稳定问题。二、sCO2离心压缩机一维气动分析与设计:针对传统损失模型和经验公式应用于sCO2离心压缩机气动分析的适用性问题以及一维气动设计阶段的入口冷凝相变控制问题,本文首先发展了同时基于焓与总压混合损失模型的sCO2离心压缩机一维变工况性能分析方法,考察检验了多种传统离心压缩机一维损失模型及经验公式,通过与SANDIA实验室的单级sCO2压缩机实验数据及其他一维分析方法对比验证了本文所建立的一维分析方法的优越性。在多级sCO2离心压缩机方面,详细分析了一维结果与三维CFD结果的异同,并分析了差异特点和产生的原因;然后,在气动设计方面,针对sCO2压缩机入口冷凝约束,提出了“冷凝余量”的概念和“入口速度比”设计参数,建立了入口速度比约束函数（设计准则）,通过某两级sCO2离心压缩机的设计,验证了设计方法的有效性。三、基于真实气体的跨相区准三维分析:针对目前缺少sCO2离心压缩机准三维设计与分析手段的问题,本文基于流线曲率法建立了适用于真实气体的、可跨相区的准三维多级离心压缩机气动分析方法。通过均质平衡模型假设（HEM）,拓展了流线曲率法对跨临界、跨相区工质流动的分析能力。以某两级氮气离心压缩机和SANDIA实验室的sCO2离心压缩机叶轮为对象,验证了所发展方法的有效性。四、快速、鲁棒的近临界点sCO2离心压缩机全三维气动数值计算策略:针对目前近临界点sCO2离心压缩机全三维数值计算稳定性差,计算效率低的问题,本文首先确定了采用基于物性表格和HEM模型假设的密度基求解器来模拟近临界点sCO2离心压缩机内部潜在的凝结相变及两相流动的计算方法,通过与sCO2De Laval喷管实验对比详细验证了所采用的数值计算方法有效性。然后,以SANDIA sCO2离心压缩机为对象,研究了物性表格插值精度对数值计算稳定性和数值计算结果的影响,阐明了近临界点区域物性表格对数值计算稳定性的影响机理。最后在此基础上,提出了一种新的关于脊线拟对称的近临界点物性表格生成方法。该方法可有效改善数值计算稳定性,提高三维数值模拟计算效率。本文的研究成果为sCO2离心压缩机设计与分析体系的建立和发展提供了理论基础和关键技术支撑。
李恒[4]（2020）在《有限冷源S-CO2闭式布雷顿循环性能分析与功率提升研究》文中研究表明针对未来高超声速飞行器对机载电力供给能力的巨大需求问题,本文开展了基于超燃冲压发动机燃烧室壁面散热为能量来源的超临界二氧化碳（S-CO2）闭式布雷顿循环（CBC）发电系统。其中S-CO2布雷顿循环在临界点附近具备物性突变等特性且成本低的特点,被视作未来热电循环发电系统的主要研究方向。基于燃料作为高超声速飞行器唯一冷源的前提下,对简单回热式S-CO2闭式布雷顿循环发电系统性能及其压气机部件特性开展相关研究。基于现有研究表明,有限冷源下S-CO2压气机入口温度远高于一般的S-CO2闭式布雷顿循环,这将对压气机性能及闭式布雷顿循环系统产生较大影响,需进一步对压气机高入口温度特性进行明确具体影响范围,开展了S-CO2压气机一维气动设计和三维数值仿真分析研究,详细介绍了S-CO2压气机的一维气动设计过程和三维数值模拟计算,针对数值计算结果对压气机流场特性和温度对压气机等熵效率的影响进行深入研究,结果表明本文设计的压气机在设计工况下具有较好的气动性能,并定性及定量揭示了高入口温度升高引起压气机等熵效率下降的影响,在接近工质临界点时下降更为明显,这对未来机载热电转换发电系统的性能的影响具有较大的参考价值。由于压气机需要运行工况范围较宽,需要对非设计工况下压气机气动性能和三维流场特性进行研究,研究了压气机非工况点下转速在80%、120%的一维设计特性曲和三维数值流场特性,结果表明压气机在小流量工况下,压气机出口处存在小范围的分离涡,使得该区域存在明显的熵增;喘振工况下由于工质流速较高,在叶轮叶片前缘处出现冷凝区域,该区域范围较小,未能扩展到整个通道,对主流的影响较小。根据对叶轮轮毂和叶片的三维流场特性分析,得出非设计工况下压气机仍具有较好的气动性能,但为了保证获得较好的气动性能要求应使压气机设计工况范围内运行。完成了有限冷源条件下S-CO2简单回热布雷顿循环发电系统的性能分析,引入压气机等熵效率随入口温度变化规律,对模型进行修正和优化对比,并对比了地面级同参数下的闭式布雷顿循环系统性能,获得更为实际的有限冷源下S-CO2闭式循环发电系统的性能。同时获得了系统冷源侧温差对循环系统发电功率和热效率的影响规律,随着系统冷源侧温差增大,循环系统发电功率存在极值点。针对有限冷源下闭式布雷顿循环功率不足的问题,进一步提出闭式布雷顿循环与油气涡轮联合发电系统方案,提高了能量利用率和电能供给,该联合发电系统基于燃油作为冷源冷却循环,经燃烧室冷却通道吸热后的燃油工质作为闭式布雷顿循环系统的热源,建模仿真结果表明单位质量燃料对应的发电功率得到了大幅提升,研究表明在单位燃油质量流量下油气涡轮入口温度为1000 K和膨胀比10,布雷顿循环最高压力为25 MPa时,组合系统的发电功率可达322.1 kW。
王军里[5]（2020）在《某超临界二氧化碳离心压气机气动设计与内部流场分析研究》文中研究说明面对化石能源开发利用过程中造成的生态破坏和环境污染问题,提升热发电系统的能源利用效率进而减少排放、降低成本成为实现能源可持续性发展的必然选择。以超临界二氧化碳为工质的布雷顿循环具有众多优点,具有广泛的应用领域和良好的应用前景,但对于超临界二氧化碳布雷顿循环的核心部件压气机设计还面临诸多难题,针对这些问题本课题以超临界二氧化碳离心压气机内部流动特征为研究对象,以提高超临界二氧化碳离心压气机通流部件的气动性能为目标,依据实际气体离心压气机内流气体动力学设计理论、CFD多相流动分析与求解技术以实现预期的设计指标。同时探究离心叶轮出口几何角和包角对超临界二氧化碳离心压气机压缩性能及内部流场的影响规律。同时,探索超临界与跨临界条件下,离心力和通道面积变化的组合增压物理机制、通道几何与流动匹配的关联规律。本文首先给出了离心压气机叶轮一维、准三维设计方法,全三维数值方法以及物性处理方法。完成了超临界离心压气机设计方法验证及某超临界离心压气机一维、准三维设计,依托实验室先期开发的叶片三维造型程序及CFD仿真计算技术,完成了离心叶轮的三维设计,预测了该离心压气机的性能,其中设计点流量为3.55kg/s,压比为1.832,绝热效率为91.1%。获取了关键气动性能数据与内部流场结构信息,并对该超临界二氧化碳离心压气机压缩性能、叶片载荷及流场结构进行了分析。然后以某超临界二氧化碳离心压气机为原型,通过改变离心叶轮出口几何角和叶轮包角获得了不同的离心压气机叶轮几何模型,并对其进行全三维数值仿真计算以探究超临界二氧化碳离心压气机主要几何参数对压气机压缩性能的影响。研究结果表明,不同包角下离心压气机工作流量范围不同,随着包角增加离心压气机高流量区域逐渐减小,且减小幅度逐渐增大,包角对离心压气机的压缩性能的影响主要体现在高流量以及设计流量工况下,对低流量工况影响不大;不同出口几何角下离心压气机工作流量范围基本相同,出口几何角对压气机工作区间影响不大,在四种不同出口几何角离心叶轮中,出口几何角为60°的离心压气机压比整体较高,随着出口几何角的逐渐增大,离心压气机压比逐渐降低,在设计流量附近,出口几何角每变化10°压比变化0.06左右,变化率约3.3%。
黄怡婷[6]（2020）在《超临界二氧化碳压缩机开发及压缩过程性能分析》文中指出离心压缩机通过叶轮高速的旋转做功为工质提供能量,具有高效率、高压比及大变工况工作范围等优点,广泛应用于工业流程中。随着能源和环保需求日益迫切,超临界二氧化碳（SCO2）压缩过程研究成为当前最先进且最具有挑战性的方向之一。CO2工质在超临界状态下比热大、密度高和热稳定性强,应用于热力循环中可以大大节省设备空间。与常温常压下的压缩过程相比,SCO2压缩机,在压缩过程起点接近临界点时,工质物性变化剧烈,压缩过程中可能会发生冷凝,使其设计面临未知的挑战。因此进行SCO2离心压缩机设计研究,并对其级内压缩流动过程进行详细分析具有重要意义。本文首先基于流体力学、热力学和气动力学对离心压缩机进行热力设计研究并对设计流程优化改进,使之能够适用于实际气体。同时,应用软件对热力设计实现可视化程序开发,进一步提高了离心压缩机设计的准确性和可用性。其次,对几种常见化工气体的压缩特性进行了分析,并对工质物性为离心压缩机设计带来的影响进行了总结,得到压缩机设计的优化方向。基于总结得到的不同介质压缩机设计特点,针对物性变化特殊的SCO2工质完成其离心压缩机的设计,并利用数值模拟方法对其进行研究。数值模拟过程中,采用了不同的气体物性模型描述工质物性,确定了使用基于NIST数据库的物性查找表方法在对SCO2数值研究中的优势。为了进一步提高SCO2压缩机运行性能,采用数值方法对压缩机起点参数的选择进行变工况计算,发现进口压力靠近临界压力时压缩机性能有所下降,并不是压缩起点越接近临界点压缩机性能越高。对于工业SCO2压缩机设计,建议的入口总压力约为7.8MPa?8.6MPa,入口总温度约为310?323K。最后,本文改进了SCO2压缩机理论性能预测方法并对通流损失系数进行了修正,结合性能预测结果与数值模拟结果对SCO2流动损失分析,发现在SCO2离心压缩机中,通流损失占所有压缩机所有损失最大份额,通流损失系数的值在0.008?0.025之间,远高于空气等其他工质。使用改进后的性能预测方法继续对压缩起点参数进行性能评估,结果表明工质接近临界点压缩会使通流损失大大增加,甚至可能超出其合理范围。综合以上分析可以看出,对于不同化工介质,工质物性变化特性对离心压缩机内的流动结构及造成的流动损失各不相同,本文的分析结果为不同介质压缩机的工业设计及其应用提供了一定的参考。
陈俊君[7]（2019）在《超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究》文中研究表明超临界二氧化碳（Supercritical Carbon Dioxide,SCO2）离心压缩机具有可靠性高、体积小、质量轻、效率高等优点,被认为是新能源领域最具应用前景的动力设备之一。本文基于一元流动理论和准三元设计方法,由设计热力参数得到SCO2离心压缩机三维模型,对离心压缩机的流场及气动性能进行了研究,另外对SCO2离心压缩机通流部件的几何和气动参数进行数值分析和优化设计,最终得到的SCO2离心压缩机总压比可达到1.78,多变效率达87.2%,达到设计要求,最后对优化后的叶轮强度进行了校核计算。论文的主要工作如下:首先,介绍了计算流体动力学的基本原理、控制方程及二氧化碳真实气体模型,给出了SCO2离心压缩机的三维建模、网格划分和数值模拟的参数设置。接着,对SCO2离心压缩机叶轮的气动性能进行数值计算,并从叶轮出口安装角、分流叶片长度、分流叶片周向位置以及叶片数这四个角度对叶轮进行了优化,分析了不同的结构参数对SCO2离心压缩机气动性能的影响规律。进而,对无叶扩压器和蜗壳进行了优化分析,研究了无叶扩压器型式、蜗壳截面面积和蜗舌倒圆半径这三个结构参数对SCO2离心压缩机气动性能的影响规律,同时,还对SCO2离心压缩机整机的变工况性能进行了研究。最后,对SCO2离心压缩机的叶轮强度进行了研究,分析了额定工况下气动力、离心力分别单独作用和共同作用时对叶轮强度的影响,并进行了模态分析,对比研究选取了合适的叶轮制造材料,并得到了不同工作流量和工作转速对叶轮所受最大等效应力及最大总变形的影响规律。研究结果可以为SCO2离心压缩机的设计研发提供一定的理论依据。
徐前[8]（2019）在《超临界二氧化碳轴流式透平热力气动计算与分析》文中研究表明超临界二氧化碳动力循环具有效率高、结构紧凑、安全环保等众多优点,被认为是未来有前景的动力循环之一。透平作为超临界二氧化碳动力循环中的核心设备,其热力设计方案和性能对于整个循环系统会产生重要影响。与传统工质相比,超临界二氧化碳具有密度大、运动粘度小等特点,在同功率等级下可以有效减少透平的通流尺寸,降低流动损失。针对超临界二氧化碳轴流式透平,在给定通流几何尺寸的条件下进行一维热力计算,与空气及蒸汽的一维热力计算结果进行比较以探讨超临界二氧化碳透平的特点,利用计算流体力学软件进行三维数值模拟分析,与一维热力计算结果进行比较分析。本文的主要工作如下:首先,基于一维流动分析法,采用正问题求解的计算方法编制了 S-CO2轴流式透平的一维热力计算程序,在通过工程实例验证程序准确性的基础上,开展了二级超临界二氧化碳轴流式透平的一维热力设计,其中s-CO2的物性参数采用NIST物性数据库,叶栅参数采用HQ系列叶栅及试验数据。给定设计工况参数为:透平进口总压为18MPa,透平进口总温为550℃,透平出口静压为9MPa,通过根径与转速及叶栅出口气流角的变化优选出一维热力设计方案,转速选为4800r/min,采用2级设计,质量流量为606kg/s,透平的总静轮周效率为90.1%,透平轮周功率为56.2MW,考虑叶轮摩擦损失与漏气损失后,透平总静相对内效率为86.9%,比总静轮周效率低3.2%。同等进出口参数和通流尺寸下,与蒸汽透平和空气透平相比,超临界二氧化碳透平具有焓降和功率小、温降小、重热系数小、质量流量大及相对漏气百分比大等特点。其次,利用CFD软件对一维确定透平进行三维数值模拟分析,采用直叶片造型及结构化网格,在稳态下求解N-S方程,得到气动参数沿径向分布及透平的性能参数。三维求解得到的质量流量为631kg/s,透平总静轮周效率为91.8%,透平功率为59.8MW,透平的效率与功率高于一维计算结果。偏高是由于三维求解中速度系数和叶栅出口气流角高于一维热力计算中的取值,将三维求解得到的速度系数及气流角值修正为一维热力计算中的输入值,重新计算后的结果与三维求解结果基本一致,相对误差小于1%。最后,分析了该超临界二氧化碳透平叶片通流部分流场和损失,叶片通流部分流速和马赫数分布合理,均处于亚音速流动,未出现局部超音速,无激波损失。四列叶栅叶展中部大部分位置极限流线分布均匀,未产生分离现象,叶栅气动性能良好。各叶栅尾缘和吸力面近尾缘处熵增明显,损失较大。
刘昌鹏[9]（2019）在《热泵用液体引射两相喷射器数值模拟及结构优化》文中提出以热力学原理及流体动力学原理建立了两相喷射器数学模型,考虑R134a的实际物性参数,设计气液两相喷射器结构尺寸;研究不同工况下气液两相喷射器与蒸气压缩循环系统的耦合情况;借助等速度梯度数学思想,改良工作喷嘴的型线设计方法;使用FLUENT验证设计模型的正确性,研究不同环境工况下定尺寸喷射器的性能表现。本文的具体研究内容以及结论表达如下:（1）借助MATLAB编译程序,得到变工况对于喷射/蒸气压缩循环系统性能的影响:低温的外界环境、合适的冷凝温度有利于充分发挥喷射器在此热泵系统中的作用;接近或超过10℃的过热度及过冷度会严重恶化喷射器性能及热泵系统的COP,喷射器能在此时起到保护压缩机的作用。（2）运用流体动力学方程,推导出适用于两相喷嘴流动的等速度梯度方法优化型线,与对应工况锥形喷嘴的流动参数进行对比,结果表明:对比锥形喷嘴流场,等压降型线设计将膨胀波聚集处往后偏移了64%,喉部剧变后的流动平稳区长度是其4.1倍,具有较好的流型稳定效果;等速度梯度型线优化的喷嘴,将膨胀波聚集处向后移了90%,喉部后的流动平稳区长度是其5倍,加强了对喉部紊流的适应力,并在膨胀波后的速度变化上非常稳定,具有优秀的流型稳定效果。（3）采用FLUENT对两相喷射器进行变环境工况数值模拟分析。结果表明:仿真计算得到喷射器的喷射系数和升压比与理论计算的误差分别为11.9%、1.2%,验证了本文两相喷射器设计计算模型的可行性。对比分析得到变环境温度不会过度影响喷射器的升压能力,却会显着影响喷射系数,尤其在较高环境温度下的喷射系数更小,直接导致换热量的减少,严重影响车内舒适度。其内在原因是喷嘴喉部尺寸及位置不合适,导致出口流体压力较高、射流较短,严重影响卷吸引射流体的能力。
雷云[10]（2018）在《低渗透高瓦斯煤层二氧化碳相变致裂增透理论及实验研究》文中研究指明深部矿井低渗透高瓦斯煤层的煤与瓦斯安全高效共采问题,是制约我国煤炭工业可持续发展主要难题。针对如何解决深部复杂地质条件下低渗透高瓦斯煤层渗透性的科学问题,本文提出了液态二氧化碳相变气爆致裂增透技术。本文采用理论分析、实验研究、数值模拟和现场工业对比实验相结合的研究方法,建立起较全面的液态二氧化碳相变气爆致裂增透技术理论及其应用体系。主要研究内容和取得的新认识如下:（1）理论分析了液态二氧化碳相变气爆和致裂增透的机理,解释了相变气爆阶段致裂器储气腔内二氧化碳沸腾膨胀蒸汽爆炸的演化过程;揭示了气爆促使煤体裂隙区形成过程、分区特征、起裂条件和裂隙发育规律;理论推导建立了液态二氧化碳相变气爆煤体的裂隙圈有效半径的计算公式。（2）基于自主设计搭建的物理实验平台,实验研究了液态二氧化碳点式聚能爆破压力随时间、位置变化的演化特性,实验得出正对爆破口处压力峰值为244MPa,升压时间约1.2ms,线性上升段和对数下降段压力时程拟合函数分别为Pg = 201940t和Pg=-22.591n（t-t0）+15.84;同时得出了距离致裂器爆破口 300mm、600mm和900mm处压力峰值分别为 60MPa、22.42MPa 和 21.3 7MPa,升压时间分别为 15.13ms、15.42ms 和 15.60ms。随着距爆破口距离的增加,气体压力峰值先是快速降低,之后再缓慢平稳降低,总体呈现二次抛物线形式的变化规律。（3）基于建立的液态二氧化碳致裂器储气腔内沸腾膨胀泄爆过程的物理和数学模型,对储气腔内相变气爆演化过程进了数值模拟研究,计算分析了压力场、温度场、流场和气液比率的演变规律,研究了储气腔内压力与相变沸腾耦合作用的流体动力学机理,阐述了储气腔泄爆过程两相流动的特征。（4）数值模拟研究了不同影响因素时低渗透高瓦斯煤层液态二氧化碳相变气爆致裂增透效果,结果表明当预裂缝长度增加时,气爆致裂影响范围以线性关系:R=3.26L+0.446趋势增大;气爆致裂影响范围随地应力σ的增加而呈现非线性的指数函数形式减小,二者定量关系为R = 3.096e-0.06σ;无论煤体强度提高还是降低其塑性区影响半径基本一致,煤体自身力学强度对气爆致裂范围影响甚小;随瓦斯压力的增加,气爆致裂煤体的影响范围有增加的趋势,气爆致裂影响半径与瓦斯压力变化的函数表达式为 R = 0.041Pg + 0.743。（5）系统阐述了液态二氧化碳致裂增透技术原理、工作原理及特征,分别研制了液态二氧化碳相变致裂增透配套装备的五大系统,提出了回采工作面巷道预排瓦斯带和液态二氧化碳相变致裂增透范围的测定方法,以解决致裂增透应用效果评判的问题。（6）回采工作面基于示踪气体法实测得出了液态二氧化碳相变气爆致裂煤层的增透半径为2m,气爆促使影响范围内的煤层钻孔瓦斯涌出量提高4～8倍,瓦斯涌出衰减系数降低0.76～0.93倍。（7）煤巷掘进工作面基于瓦斯含量指标和煤钻屑解析指标,判定液态二氧化碳相变气爆能够实现煤巷掘进预抽时间由30天减少为15天和16天;对比实验还得出沿二氧化碳致裂器聚能方向和非聚能方向百米钻孔初始瓦斯涌出量相差1.7倍。（8）回采工作面不同增透技术的对比实验得出,增透措施对煤体影响范围为:水力压裂>深孔聚能爆破>液态二氧化碳相变气爆,抽采钻孔最大瓦斯体积分数为:液态二氧化碳相变气爆>深孔聚能爆破>水力压裂,抽采钻孔内瓦斯衰减系数为:液态二氧化碳相变气爆<水力压裂<深孔聚能爆破。同时对比实验还对不同增透技术在现场实施过程中的效益、效率、效果和安全性指标进行量化。
二、CO_2压缩机改进设计的三元流动计算分析（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、CO_2压缩机改进设计的三元流动计算分析（论文提纲范文）
（1）超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题的背景与意义 |
| 1.1.1 超临界CO_2工质特性 |
| 1.1.2 超临界CO_2布雷顿循环特性 |
| 1.1.3 超临界CO_2离心压缩机特性 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超临界CO_2循环系统研究 |
| 1.2.2 超临界CO_2压缩机数值模拟方法研究 |
| 1.2.3 超临界CO_2压缩机进口参数影响研究 |
| 1.2.4 泄漏流与压缩机失速关联性的研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 数值模拟方法及验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值模拟软件简介 |
| 2.2.1 控制方程组 |
| 2.2.2 湍流模型及壁面函数 |
| 2.2.3 时间项和空间项的离散方法 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.2.5 物性处理方法及潜在问题处理 |
| 2.3 模型验证 |
| 2.3.1 Sandia压缩机整级实验验证 |
| 2.3.2 IET压缩机实验验证 |
| 2.3.3 超临界CO_2双齿密封实验验证 |
| 2.3.4 超临界CO_2 Laval喷管流动验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超临界CO_2压缩机进口热力参数对循环效率和经济性影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 循环热力学模型 |
| 3.3 部件模型 |
| 3.3.1 叶轮机械模型 |
| 3.3.2 换热器模型 |
| 3.4 约束条件 |
| 3.5 结果和讨论 |
| 3.5.1 简单循环结果 |
| 3.5.2 再压缩循环结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 超临界CO_2压缩机进口等熵指数对压缩机气动特性影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本算例 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.3.1 特性曲线 |
| 4.3.2 叶轮内流场 |
| 4.4 真实气体动力学分析 |
| 4.4.1 叶轮机械内气体动力学函数 |
| 4.4.2 出口马赫数 |
| 4.4.3 叶表马赫数与载荷 |
| 4.5 基于MWe级离心叶轮的验证 |
| 4.6 结论 |
| 第5章 超临界CO_2压缩机泄漏流与前失速先兆关联性的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 近失速工况模拟及验证 |
| 5.2.1 计算设置 |
| 5.2.2 近失速点实验结果对比 |
| 5.3 超临界CO_2离心压缩机失速机理分析 |
| 5.3.1 超临界CO_2压缩机泄漏流主流交界面分析 |
| 5.3.2 基于堵塞因子的超临界CO_2压缩机失速机理分析 |
| 5.3.3 基于能量梯度理论的超临界CO_2压缩机失速机理分析 |
| 5.4 超临界CO_2压缩机泄漏流与非轴对称流场关联性 |
| 5.5 结论 |
| 第6章 超临界CO_2压缩机泄漏流被动控制与扩稳研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 自循环机匣设计 |
| 6.3 计算设置 |
| 6.4 计算结果分析 |
| 6.4.1 特性曲线 |
| 6.4.2 原堵塞流量对比 |
| 6.4.3 原近失速流量对比 |
| 6.5 结论 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 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 |
（2）超临界CO2输送管网运行工况的安全性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外CO_2安全输送研究现状 |
| 1.2.2 国内CO_2安全输送研究现状 |
| 1.2.3 国内外水合物研究现状 |
| 1.2.4 管道模拟软件准确性研究 |
| 1.3 题目来源 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 第二章 超临界CO_2管网安全运行影响因素分析 |
| 2.1 影响CO_2管网安全运行的主要因素 |
| 2.2 杂质对超临界CO_2物性的影响 |
| 2.2.1 纯CO_2物性特征 |
| 2.2.2 含杂质CO_2物性 |
| 2.3 管内CO_2水合物的影响 |
| 2.3.1 CO_2水合物相平衡 |
| 2.3.2 CO_2水合物生成预测 |
| 2.4 CO_2管网内杂质水腐蚀的影响 |
| 2.5 其他影响因素 |
| 2.6 分析结论 |
| 第三章 超临界CO_2管网安全性研究理论基础及模型 |
| 3.1 超临界CO_2管网流动守恒 |
| 3.2 CO_2管网水力计算模型 |
| 3.3 CO_2管网热力计算模型 |
| 3.4 管内CO_2水合物研究方法 |
| 3.5 CO_2管道内腐蚀分析方法 |
| 3.6 安全性模拟研究方法正确性分析 |
| 3.6.1 实验案例描述 |
| 3.6.2 计算方法及结果 |
| 3.6.3 模拟结果分析 |
| 3.6.4 数据误差计算 |
| 3.6.5 误差分析 |
| 3.7 超临界CO_2输送管网模型 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 CO_2管网稳态输送安全性研究 |
| 4.1 CO_2管网稳态输送模拟设置 |
| 4.2 超临界CO_2输送相态变化 |
| 4.3 稳态输送CO_2水合物分析 |
| 4.3.1 管内CO_2水合物生成条件 |
| 4.3.2 水合物质量预测结果分析 |
| 4.4 稳态输送管网内壁腐蚀威胁 |
| 4.5 研究结论 |
| 第五章 CO_2管网瞬态工况安全性研究 |
| 5.1 管网输量波动时的安全性 |
| 5.1.1 管网输量降低 |
| 5.1.2 管网输量增加 |
| 5.2 管网输送压力波动时的安全性 |
| 5.2.1 管网降压CO_2相态变化 |
| 5.2.2 管网增压CO_2相态变化 |
| 5.2.3 管网压力波动时水合物分析 |
| 5.2.4 管网降压增压水腐蚀分析 |
| 5.3 管网停输与再启动的安全性 |
| 5.3.1 管网停输过程 |
| 5.3.2 管网再启动过程 |
| 5.4 管网泄漏过程危害分析 |
| 5.5 研究结论 |
| 第六章 CO_2管网中间加压工艺与安全 |
| 6.1 超临界CO_2输送管网加压方案 |
| 6.2 超临界CO_2输送管网中间加压工艺 |
| 6.3 中间加压管网安全性模拟 |
| 6.4 加压站站内管道安全性 |
| 6.5 加压后稳态管网安全性分析 |
| 6.5.1 加压后管网CO_2相态变化 |
| 6.5.2 管内CO_2水合物生成分析 |
| 6.5.3 管内水膜腐蚀威胁分析 |
| 6.6 研究结论 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 CO_2管道输送展望与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（3）超临界CO2离心压缩机多维度气动设计与分析体系中若干关键问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 世界能源结构现状 |
| 1.1.2 超临界二氧化碳布雷顿循环 |
| 1.2 sCO_2离心压缩机国内外研究进展 |
| 1.2.1 sCO_2离心压缩机一维气动分析与设计 |
| 1.2.2 sCO_2离心压缩机准三维气动分析现状 |
| 1.2.3 sCO_2离心压缩机全三维气动数值分析进展 |
| 1.2.4 国内外研究现状总结 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 近临界点跨相区CO_2物性计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 CO_2物性方程 |
| 2.2.1 Span-Wagner状态方程 |
| 2.2.2 CO_2输运物性方程 |
| 2.2.3 物性方程求解 |
| 2.3 基于表格插值的快速、鲁棒物性计算方法 |
| 2.3.1 物性表格插值 |
| 2.3.2 表格生成及快速查找算法 |
| 2.4 物性表格分辨率对近临界点物性计算精度的影响 |
| 2.4.1 研究的物性表格 |
| 2.4.2 表格区域内的插值误差 |
| 2.4.3 临界点附近的插值误差 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 sCO_2离心压缩机一维气动分析与设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 离心压缩机一元定常流动 |
| 3.3 sCO_2离心压缩机一维气动分析方法 |
| 3.3.1 损失模型 |
| 3.3.2 滑移及落后角模型 |
| 3.3.3 离心压缩机一维变工况气动性能预测程序 |
| 3.4 一维变工况气动性能预测程序验证 |
| 3.4.1 SANDIA实验室sCO_2离心压缩机验证 |
| 3.4.2 多级sCO_2离心压缩机验证 |
| 3.5 sCO_2离心压缩机叶轮一维气动设计方法 |
| 3.5.1 叶轮入口设计参数探索 |
| 3.5.2 叶轮出口设计参数探索 |
| 3.5.3 叶轮一维设计方法应用 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于真实气体的跨相区准三维分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于流线曲率法的准三维分析控制方程 |
| 4.2.1 S2流面流动控制方程建立 |
| 4.2.2 叶片表面流动分析 |
| 4.3 流线曲率法控制方程求解方法 |
| 4.3.1 熵梯度计算 |
| 4.3.2 密度计算 |
| 4.3.3 流线曲率法控制方程求解流程 |
| 4.4 两级氮气离心压缩机通流分析 |
| 4.4.1 验证算例 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.5 sCO_2离心压缩机叶轮准三维气动分析 |
| 4.5.1 验证算例 |
| 4.5.2 结果和讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 适用于近临界点sCO_2离心压缩机三维数值计算策略 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 三维数值计算方法 |
| 5.2.1 控制方程 |
| 5.2.2 湍流模型 |
| 5.2.3 求解器 |
| 5.3 数值方法验证——近临界点sCO_2 De Laval喷管 |
| 5.3.1 实验设备与分析工况 |
| 5.3.2 验证结果与讨论 |
| 5.4 物性表格对数值计算稳定性的影响 |
| 5.4.1 近临界点数值计算不稳定原因分析 |
| 5.4.2 关于脊线拟对称的物性表格生成方法 |
| 5.5 物性表格对sCO_2离心压缩机数值计算结果的影响 |
| 5.5.1 定压比热物性表的影响 |
| 5.5.2 内能-密度表和压力-温度表的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）有限冷源S-CO2闭式布雷顿循环性能分析与功率提升研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高超声速飞行器电力生成技术现状 |
| 1.2.2 国内外超临界CO_2布雷顿循环研究 |
| 1.2.3 S-CO_2离心压气机研究现状 |
| 1.2.4 油气涡轮发电系统 |
| 1.3 课题的主要研究内容及意义 |
| 第2章 S-CO_2离心压气机气动设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压气机一维气动设计 |
| 2.2.1 叶轮进出口设计 |
| 2.2.2 无叶扩压器设计 |
| 2.2.3 一维设计计算流程 |
| 2.3 一维气动设计计算结果 |
| 2.4 S-CO_2压气机三维造型生成 |
| 2.5 压气机三维数值仿真计算 |
| 2.5.1 控制方程 |
| 2.5.2 湍流模型 |
| 2.5.3 网格划分及无关性验证 |
| 2.5.4 边界条件与数值计算方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 高入口温度S-CO_2离心压气机特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压气机三维设计结果分析 |
| 3.2.1 设计工况点流场分析 |
| 3.2.2 非设计点流场分析 |
| 3.2.3 高入口温度下压气机效率特性研究 |
| 3.3 压气机一维和三维设计对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 S-CO_2闭式布雷顿循环性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 工质物性计算方法 |
| 4.3 布雷度循环设计点参数选取 |
| 4.4 S-CO_2简单回热布雷顿循环数学模型 |
| 4.4.1 压气机和涡轮数学模型 |
| 4.4.2 换热器数学模型 |
| 4.4.3 循环系统模型及求解策略 |
| 4.5 模型验证与结果分析 |
| 4.5.1 循环程序对比验证 |
| 4.5.2 预冷器中燃油和CO_2温度分布 |
| 4.5.3 有限冷源下循环系统的性能分析 |
| 4.5.4 地面级S-CO_2闭式布雷顿循环性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 S-CO_2布雷顿循环与油气涡轮组合发电系统 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 碳氢燃料油气涡轮发电系统模型 |
| 5.2.1 两步总包吸热裂解反应模型模型 |
| 5.2.2 油气涡轮系统模型 |
| 5.3 布雷顿循环与油气涡轮组合系统性能分析 |
| 5.3.1 油气涡轮性能与入口温度和膨胀比的关系 |
| 5.3.2 油气涡轮出口温度对闭式布雷顿循环的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）某超临界二氧化碳离心压气机气动设计与内部流场分析研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 超临界二氧化碳 |
| 1.1.2 布雷顿循环 |
| 1.1.3 离心压气机 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 国内外主要研究总结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 离心压气机气动设计方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 一维设计方法 |
| 2.3 准三维设计方法 |
| 2.4 全三维数值方法 |
| 2.4.1 FINE/TURBO介绍 |
| 2.4.2 控制方程 |
| 2.4.3 计算方法及湍流模型 |
| 2.5 物性处理方法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 某超临界二氧化碳离心压气机设计研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 设计方法验证 |
| 3.3 某超临界二氧化碳离心压气机设计 |
| 3.3.1 一维及准三维设计 |
| 3.3.2 三维气动设计 |
| 3.4 物性选择及物性表格验证 |
| 3.4.1 物性选择对比 |
| 3.4.2 物性表格验证 |
| 3.5 压气机特性分析 |
| 3.5.1 设计转速工况特性 |
| 3.5.2 全工况特性曲线 |
| 3.6 叶片载荷及流场结构分析 |
| 3.6.1 设计点叶片载荷及流场结构分析 |
| 3.6.2 非设计点叶片载荷及流场结构分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 几何参数对压气机性能的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶轮包角对压缩性能的影响 |
| 4.2.1 典型工况特性 |
| 4.2.2 叶片载荷及流场结构分析 |
| 4.3 叶轮出口几何角对气动性能的影响 |
| 4.3.1 典型工况特性 |
| 4.3.2 叶片载荷及流场结构分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）超临界二氧化碳压缩机开发及压缩过程性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 SCO2 布雷顿发电循环的研究现状 |
| 1.2.2 SCO2 离心压缩机的研究现状 |
| 1.2.3 压缩机损失模型及性能预测的研究现状 |
| 1.3 课题研究的主要内容 |
| 第二章 SCO2 离心压缩机热力设计 |
| 2.1 离心压缩机热力设计基本流程 |
| 2.1.1 基本流程介绍 |
| 2.1.2 基本流动方程 |
| 2.2 基于实际气体的单级离心压缩机热力设计 |
| 2.2.1 压缩机热力设计方法 |
| 2.2.2 基于实际气体的离心压缩机设计改进 |
| 2.2.3 设计参数选取 |
| 2.3 SCO2 离心压缩机热力设计程序开发 |
| 2.3.1 程序开发软件介绍 |
| 2.3.2 SCO2 物性库建立 |
| 2.3.3 程序整体框架及设计界面展示 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 性能分析方法介绍 |
| 3.1 ANSYS CFX软件介绍 |
| 3.2 压缩机几何模型建立 |
| 3.3 叶轮网格划分技术 |
| 3.3.1 多重网格技术 |
| 3.3.2 网格在动静交界面的处理 |
| 3.3.3 网格质量判定标准 |
| 3.4 数值计算 |
| 3.4.1 控制方程 |
| 3.4.2 湍流模型选取 |
| 3.4.3 SCO2 物性模型选择 |
| 3.4.4 空间离散方法 |
| 3.4.5 数值结果收敛判定 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同物性与模型对比 |
| 4.1 实际化工气体压缩机设计研究 |
| 4.2 数值研究 |
| 4.2.1 SCO2 离心压缩机研究模型 |
| 4.2.2 模型网格处理 |
| 4.2.3 计算结果 |
| 4.3 冷凝模型研究 |
| 4.3.1 模型介绍 |
| 4.3.2 模型用于拉法尔喷管中CO2 冷凝的验证 |
| 4.3.3 非冷凝模型对CO2 冷凝过程的数值影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 SCO2 压缩机参数敏感性探究 |
| 5.1 不同进口压力下压缩机性能对比 |
| 5.2 不同进口温度下压缩机性能对比 |
| 5.3 转速选择对压缩机性能的影响 |
| 5.4 参数选择对SCO2 压缩机内冷凝造成的影响 |
| 5.4.1 不同进口压力选择 |
| 5.4.2 不同进口温度选择 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 SCO2 压缩机变工况性能预测 |
| 6.1 离心压缩机性能预测方法简介 |
| 6.1.1 预测流程 |
| 6.1.2 损失模型介绍 |
| 6.2 性能预测方法可靠性验证 |
| 6.2.1 空气压缩机模型 |
| 6.2.2 预测结果可靠性验证 |
| 6.3 SCO2 压缩机性能预测方法改进 |
| 6.4 预测结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 本文总结 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（7）超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 SCO_2离心压缩机三维数值模拟 |
| 2.1 计算流体动力学原理 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 模型建立 |
| 2.4 网格划分 |
| 2.5 求解设置 |
| 2.6 叶轮数值计算结果 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 SCO_2离心压缩机叶轮优化研究 |
| 3.1 叶片出口安装角对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.2 分流叶片长度对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.3 分流叶片周向位置对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.4 叶片数对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 SCO_2离心压缩机静止部件优化研究 |
| 4.1 无叶扩压器优化研究 |
| 4.2 蜗壳优化研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于流固耦合的SCO_2离心压缩机叶轮有限元分析 |
| 5.1 流固耦合基本理论 |
| 5.2 强度分析理论 |
| 5.3 模型建立与网格划分 |
| 5.4 载荷施加及约束 |
| 5.5 材料初步选择 |
| 5.6 计算结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间发表论文目录 |
（8）超临界二氧化碳轴流式透平热力气动计算与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 超临界二氧化碳布雷顿循环的研究现状 |
| 1.3 超临界二氧化碳透平的研究现状 |
| 1.4 本文的研究目的及主要内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 超临界二氧化碳轴流式透平的一维热力计算 |
| 2.1 基本设计参数的选取 |
| 2.2 超临界二氧化碳的热物性特点及影响 |
| 2.3 一维流动分析的基本假设与基本方程 |
| 2.4 正问题求解的一维热力计算方法 |
| 2.4.1 正问题求解的程序 |
| 2.4.2 叶栅通流尺寸的确定 |
| 2.4.3 叶栅速度系数的选取 |
| 2.4.4 热力计算过程及公式 |
| 2.4.5 反动度与速比对透平级气动性能的影响 |
| 2.5 一维热力设计计算结果 |
| 2.5.1 热力计算结果 |
| 2.5.2 动叶片强度的估算 |
| 2.5.3 叶轮摩擦损失与漏气损失的估算 |
| 2.6 不同工质透平的一维热力计算结果的分析比较 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 超临界二氧化碳轴流式透平的数值模拟 |
| 3.1 数值计算方法 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 湍流模型 |
| 3.1.3 叶片建模 |
| 3.1.4 网格划分及边界条件 |
| 3.2 数值计算结果比较分析 |
| 3.2.1 沿叶高方向各参数的变化 |
| 3.2.2 热力气动参数的比较 |
| 3.2.3 透平总体性能参数的比较 |
| 3.3 透平的变工况分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 超临界二氧化碳透平气动分析 |
| 4.1 流速和马赫数 |
| 4.2 极限流线分布 |
| 4.3 静压分布 |
| 4.4 熵增分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）热泵用液体引射两相喷射器数值模拟及结构优化（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电动汽车热泵空调 |
| 1.2.2 喷射器研究现状 |
| 1.2.3 喷射器引入蒸汽压缩循环 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究目标及技术路线 |
| 第二章 带喷射器的热泵系统变工况分析 |
| 2.1 工作原理 |
| 2.1.1 典型热泵空调系统工作原理 |
| 2.1.2 喷射/蒸气压缩热泵系统工作原理 |
| 2.1.3 两相喷射器工作原理 |
| 2.2 热力学模型 |
| 2.2.1 两相喷射器模型 |
| 2.2.2 喷射器及系统性能评价指标 |
| 2.2.3 确定两相喷射器的混合压力 |
| 2.2.4 计算过程 |
| 2.3 变工况结果分析 |
| 2.3.1 混合压力的影响 |
| 2.3.2 蒸发温度的影响 |
| 2.3.3 冷凝温度的影响 |
| 2.3.4 过冷度的影响 |
| 2.3.5 过热度的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 气液两相喷嘴型线设计及模型验证 |
| 3.1 简化模型以及流动假设 |
| 3.2 喷嘴型线优化设计 |
| 3.2.1 设计参数及控制方程 |
| 3.2.2 等压降型线设计 |
| 3.2.3 等速度梯度优化 |
| 3.3 型线优化结果对比 |
| 3.3.1 理想参数的设计效果分析 |
| 3.3.2 MATLAB一维数值仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同工况两相喷射器数值模拟 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.1.1 气液两相流模型 |
| 4.1.2 相变模型 |
| 4.1.3 两相平衡音速 |
| 4.2 气液两相喷射器结构尺寸的确定 |
| 4.2.1 工作喷嘴尺寸 |
| 4.2.2 喷嘴与混合室的距离 |
| 4.2.3 混合室尺寸 |
| 4.2.4 扩压室尺寸 |
| 4.2.5 喷射器结构尺寸计算流程及结果 |
| 4.2.6 网格生成与质量检查 |
| 4.3 不同工况气液两相喷嘴性能的数值模拟 |
| 4.3.1 求解器的模型选择与边界条件设置 |
| 4.3.2 设计工况下流场状态分布 |
| 4.3.3 不同环境工况对气液两相喷射器的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论和展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（10）低渗透高瓦斯煤层二氧化碳相变致裂增透理论及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 采动卸压增透技术研究现状 |
| 1.2.2 深孔控制爆破增透技术研究现状 |
| 1.2.3 水力增透技术研究现状 |
| 1.2.4 气相压裂增透技术研究现状 |
| 1.3 液态二氧化碳相变致裂增透技术研究存在的问题 |
| 1.4 本文主要内容及技术线路 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究技术线路 |
| 1.4.3 本文的主要研究成果 |
| 第2章 液态二氧化碳相变致裂理论研究 |
| 2.1 液态二氧化碳沸腾膨胀蒸汽爆炸机理分析 |
| 2.1.1 气液两相的亚稳态和非稳态 |
| 2.1.2 液体过热理论分析 |
| 2.1.3 沸腾及核化理论分析 |
| 2.2 液态二氧化碳相变致裂煤体增透机理分析 |
| 2.2.1 液态二氧化碳相变爆破煤体裂隙区形成过程分析 |
| 2.2.2 液态二氧化碳相变爆破煤体裂隙圈有效范围分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 液态二氧化碳相变气爆压力实验研究 |
| 3.1 液态二氧化碳相变气爆压力实验方案设计 |
| 3.2 液态二氧化碳相变气爆压力时程分布规律 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 液态二氧化碳相变气爆数值模拟研究 |
| 4.1 液态二氧化碳相变气爆物理模型 |
| 4.2 液态二氧化碳相变气爆数学模型 |
| 4.3 模型初始及边界条件 |
| 4.3.1 模型初始条件 |
| 4.3.2 模型边界条件 |
| 4.4 数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 压力响应分析 |
| 4.4.2 温度响应分析 |
| 4.4.3 流场分析 |
| 4.4.4 气液比率分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 液态二氧化碳相变致裂增透数值模拟研究 |
| 5.1 煤体气爆致裂增透数值计算模型构建 |
| 5.2 数值计算模型参数与边界条件 |
| 5.3 数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 预裂缝对煤体气爆致裂增透效应的影响分析 |
| 5.3.2 地应力对煤体气爆致裂增透效应的影响分析 |
| 5.3.3 煤体强度对煤体气爆致裂增透效应的影响分析 |
| 5.3.4 瓦斯压力对煤体气爆致裂增透效应的影响分析 |
| 5.3.5 控制孔和延时微差对煤体气爆致裂增透效应的影响分析 |
| 5.3.6 含瓦斯煤层气爆致裂增透三维效应分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 液态二氧化碳相变致裂增透装备及井下实验研究 |
| 6.1 多点可控液态二氧化碳相变致裂增透装备研究 |
| 6.1.1 液态二氧化碳相变致裂增透技术原理及特征 |
| 6.1.2 液态二氧化碳相变致裂工作原理 |
| 6.1.3 液态二氧化碳相变致裂配套设备研制 |
| 6.2 多点可控液态二氧化碳相变致裂增透检验技术研究 |
| 6.2.1 煤层巷道预排瓦斯带范围检验技术研究 |
| 6.2.2 液态二氧化碳相变致裂增透范围检验技术研究 |
| 6.3 液态二氧化碳相变致裂增透井下实验矿井概况 |
| 6.3.1 实验矿井位置与交通 |
| 6.3.2 实验矿井自然概况 |
| 6.3.3 实验矿井地质概况 |
| 6.3.4 实验矿井开拓与开采 |
| 6.3.5 实验矿井通风系统 |
| 6.4 实验煤层瓦斯基础参数测试与赋存特征分析 |
| 6.4.1 实验煤层概况 |
| 6.4.2 煤层瓦斯含量测定 |
| 6.4.3 煤层钻孔自然瓦斯涌出特征系数测定 |
| 6.4.4 煤层透气性系数测定 |
| 6.4.5 煤层巷道预排瓦斯带测定 |
| 6.4.6 煤层瓦斯抽采半径测定 |
| 6.5 回采工作面液态二氧化碳相变致裂增透实验研究 |
| 6.5.1 回采工作面相变气爆致裂增透实验方案设计 |
| 6.5.2 回采工作面相变气爆致裂增透效果考察 |
| 6.6 煤巷掘进工作面液态二氧化碳相变致裂增透实验研究 |
| 6.6.1 煤巷掘进工作面相变气爆致裂增透实验方案设计 |
| 6.6.2 煤巷掘进工作面相变气爆致裂增透效果考察 |
| 6.7 回采工作面不同增透技术的对比实验研究 |
| 6.7.1 回采工作面不同增透技术对比实验方案设计 |
| 6.7.2 回采工作面不同增透技术增透效果考察 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 结论及研究展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 |
四、CO_2压缩机改进设计的三元流动计算分析（论文参考文献）
- [1]超临界CO2离心压缩机进口参数影响及泄露流与失速关联性研究[D]. 刘智远. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]超临界CO2输送管网运行工况的安全性研究[D]. 房启超. 西安石油大学, 2021(09)
- [3]超临界CO2离心压缩机多维度气动设计与分析体系中若干关键问题研究[D]. 邵文洋. 大连理工大学, 2020
- [4]有限冷源S-CO2闭式布雷顿循环性能分析与功率提升研究[D]. 李恒. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]某超临界二氧化碳离心压气机气动设计与内部流场分析研究[D]. 王军里. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [6]超临界二氧化碳压缩机开发及压缩过程性能分析[D]. 黄怡婷. 上海交通大学, 2020(01)
- [7]超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究[D]. 陈俊君. 华中科技大学, 2019(03)
- [8]超临界二氧化碳轴流式透平热力气动计算与分析[D]. 徐前. 上海发电设备成套设计研究院, 2019(01)
- [9]热泵用液体引射两相喷射器数值模拟及结构优化[D]. 刘昌鹏. 合肥工业大学, 2019(01)
- [10]低渗透高瓦斯煤层二氧化碳相变致裂增透理论及实验研究[D]. 雷云. 西南石油大学, 2018(02)