跨臨界CO2熱泵的并行復(fù)合循環(huán)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

跨臨界CO2熱泵的并行復(fù)合循環(huán)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用,2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)

跨臨界CO₂熱泵的并行復(fù)合循環(huán)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用,2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng) ,

主要完成人：

曹　鋒 ，彭學(xué)院，水春雨，

賈曉晗，漆鵬程，王守國(guó)，

李　鋼，唐學(xué)平，殷　翔，

馮健美

跨臨界CO?熱泵是以天然工質(zhì)二氧化碳為介質(zhì)的高效節(jié)能減排裝置，因其天然環(huán)保，對(duì)于我國(guó)信守國(guó)際承諾、消減破壞臭氧層及強(qiáng)溫室效應(yīng)氣體具有重要意義。該項(xiàng)目提出了跨臨界CO?熱泵的并行復(fù)合循環(huán)新方法和新技術(shù)，研發(fā)了跨臨界并行復(fù)合CO?熱泵系列產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了推廣應(yīng)用。被國(guó)家發(fā)改委納入《國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》、“最佳節(jié)能技術(shù)和最佳節(jié)能實(shí)踐”項(xiàng)目；被聯(lián)合國(guó)環(huán)境署授予“臭氧層保護(hù)榮譽(yù)證書(shū)”，取得了顯著的節(jié)能減排社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。2100433B

《分布并行圖形繪制技術(shù)及其應(yīng)用》系統(tǒng)深入地介紹了分布并行圖形繪制的基礎(chǔ)知識(shí)、體系結(jié)構(gòu)和多種繪制加速算法以及典型的應(yīng)用系統(tǒng)，分為基礎(chǔ)篇、技術(shù)篇和應(yīng)用篇，共15章的內(nèi)容。《分布并行圖形繪制技術(shù)及其應(yīng)用》可作為并行圖形繪制、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)、高性能圖形繪制等方向的研究生教材以及技術(shù)參考書(shū)，同時(shí)可供研究并行繪制技術(shù)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的師生和從事高性能圖形繪制技術(shù)的研發(fā)人員參考。

在跨臨界CO2引射制冷循環(huán)中，由于引射器內(nèi)部跨音速、非平衡兩相流動(dòng)，和耦合激波等復(fù)雜熱力學(xué)現(xiàn)象，使其動(dòng)態(tài)失穩(wěn)機(jī)理相比一般熱力學(xué)過(guò)程更加復(fù)雜。本課題通過(guò)開(kāi)展穩(wěn)定性理論、動(dòng)態(tài)仿真和實(shí)驗(yàn)研究，獲得引射系統(tǒng)失穩(wěn)的內(nèi)在演化機(jī)理，揭示系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制規(guī)律和鎮(zhèn)定下的熱力強(qiáng)化方法。 本項(xiàng)目首先提出將失穩(wěn)歸為系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)間以及結(jié)構(gòu)和工況間不匹配導(dǎo)致的系統(tǒng)本征不穩(wěn)定和控制不穩(wěn)定兩個(gè)范疇，并提出了熱力系統(tǒng)本征穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的方法論：通過(guò)構(gòu)建描述動(dòng)態(tài)演化規(guī)律的熱力學(xué)模型，將高度非線性和滯后復(fù)雜性的模型線性化，分析系數(shù)矩陣特征值的分布來(lái)判定動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，進(jìn)而探討循環(huán)失穩(wěn)規(guī)律和子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能相互作用的內(nèi)在機(jī)理，指導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定工況的設(shè)計(jì)。將穩(wěn)定性理論應(yīng)用于復(fù)雜熱力學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目研究的創(chuàng)新之處。 本項(xiàng)目控制研究不僅在于算法研究，還在于引射系統(tǒng)的鎮(zhèn)定機(jī)制、失穩(wěn)恢復(fù)和指導(dǎo)系統(tǒng)熱力強(qiáng)化功能上。所發(fā)展的基于狀態(tài)空間的線性動(dòng)態(tài)模型獲得了小擾動(dòng)下與仿真模型相近的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了多通道單輸入單輸出控制器及多目標(biāo)控制器，仿真結(jié)果表明兩種控制器都能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的快速穩(wěn)定。后續(xù)將深入研究寬工況下非線性控制算法及控制作用下的系統(tǒng)熱力強(qiáng)化。 項(xiàng)目開(kāi)展了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬研究工作?；谡鎸?shí)流體物性、壅塞流動(dòng)、激波等引射器工作狀態(tài)建立了真實(shí)一維引射器模型。鑒于引射器各部分效率隨工況改變而變化，建立了引射器噴嘴、吸收室和混合段的動(dòng)態(tài)效率關(guān)聯(lián)式。另外，項(xiàng)目還開(kāi)展了引射器的CFD模擬研究，以期通過(guò)分析所獲得的流場(chǎng)信息，為一維引射器模型的改進(jìn)提供指導(dǎo)和驗(yàn)證。目前已獲得了內(nèi)外擾動(dòng)下的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，對(duì)比了不同控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的影響。后續(xù)工作中，有望通過(guò)動(dòng)態(tài)特性分析開(kāi)展系統(tǒng)熱力強(qiáng)化措施的模擬和驗(yàn)證工作。 針對(duì)跨臨界CO2引射循環(huán)開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究，搭建了引射系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，設(shè)計(jì)加工了固定結(jié)構(gòu)和兩種可調(diào)結(jié)構(gòu)的引射器，得到了初步的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。后續(xù)將從熱力強(qiáng)化和系統(tǒng)穩(wěn)定性研究角度進(jìn)一步開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工作。 2100433B

本書(shū)與《超臨界CO2流體萃取技術(shù)——工藝開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用》互為姊妹篇，兩本書(shū)涵蓋了超臨界CO2流體萃取技術(shù)工藝和工程兩個(gè)平臺(tái)，有兩本書(shū)在手，可減少您查閱文獻(xiàn)的工作量，方便您開(kāi)展研發(fā)工作。 2100433B