【摘 要】
：
预冷型组合循环发动机具有工作速域宽、比冲高和推重比大等优点,在未来空天领域有广阔的应用前景.本文首先回顾了LACE、SABRE和ATREX等主要预冷型组合循环发动机的工作原理、技术特点和研究情况,对各型发动机热力循环中面临的难点问题进行了分析.其次,针对发动机预冷器、压气机、涡轮和燃烧室等关键部件,建立了热力循环计算模型,研究了预冷和燃烧对冷却剂的流量需求问题、预冷器与压气机性能参数匹配问题和压气机与涡轮共同工作问题等.结果显示,1.0～2.0倍当量比的氢在马赫数0～4.5速域内能将空气冷却51～476?
【机 构】
：
北京流体动力科学研究中心,北京 100011
论文部分内容阅读
预冷型组合循环发动机具有工作速域宽、比冲高和推重比大等优点,在未来空天领域有广阔的应用前景.本文首先回顾了LACE、SABRE和ATREX等主要预冷型组合循环发动机的工作原理、技术特点和研究情况,对各型发动机热力循环中面临的难点问题进行了分析.其次,针对发动机预冷器、压气机、涡轮和燃烧室等关键部件,建立了热力循环计算模型,研究了预冷和燃烧对冷却剂的流量需求问题、预冷器与压气机性能参数匹配问题和压气机与涡轮共同工作问题等.结果显示,1.0～2.0倍当量比的氢在马赫数0～4.5速域内能将空气冷却51～476?K,而相同流量的甲烷在马赫数0～4.0速域内仅能将空气冷却24～182?K;熵函数用于表征预冷器和压气机在热势差效应和功热转换过程中的能量损失总和,根据发动机性能需求,在熵函数图上可设计不同的当量比-压比(φ-πc)协同工作线;涡轮总功率是影响预冷发动机压气机压比的主要原因,与传统涡轮相比,驱动涡轮的工质(冷却剂)流量小,要求涡轮单位功率高,给涡轮设计带来挑战.最后结合评估结果对预冷型组合循环发动机的未来发展提出了一些建议.
其他文献
吸气式高速飞行器具有重要的战略价值,高性能的推进装置始终是高速飞行器领域的核心问题.基于连续旋转爆震构建的推进系统,与当前基于布雷顿循环构建的推进系统相比,具有显著的性能优势,可以弥补当前推进系统造成的“推力陷阱”问题,有望助力高速飞行器取得长远发展.本文总结了连续旋转爆震燃烧过程与分析模型,以及基于连续旋转爆震构建的推进系统的性能优势与研究进展.进一步,针对连续旋转爆震冲压发动机,讨论了本质非定常燃烧室对发动机进气道与尾喷管的设计要求与需求,介绍了进气道抵抗压力波反传的措施,并进行了数值分析,证明了相关
汽轮机主蒸汽管道温度保护套管安装涉及异种钢的焊接工艺,若焊接工艺不合理,在长时间运行后会因为交变应力造成疲劳断裂问题.本文针对某机组主蒸汽温度套管裂纹问题展开分析,探讨了造成套管裂纹的主要原因:异种钢焊接、选材及工艺执行不当,使得保护套管经历长周期运行后产生裂纹并扩张.根据上述分析,组织编制焊接修复工艺并且执行各项工艺措施.分析结果表明,该方法在优化施工工艺的同时保证了焊接位置的材料特性,为同类型异种钢焊接管座隐患排查及处理提供了可借鉴的方案.
医疗消费存在着信息不对等的特征.参保人员至医院看病时,并不知晓该进行哪项检查及服用哪种药物.因而在上述方面之上也具备着明显的不确定性,在此情况之下,对于医疗行为予以大力规范,并在医保结算之中积极发挥出计算机网络系统的作用,则显得尤为关键.唯有确保医保结算整个过程的规范性,才可实现对于统筹基金的合理化管理.基于此,本文就以医保的主要特征分析为出发点,而后探讨了计算机网络系统在医保结算中的作用,最后对于计算机网络系统在医保结算之中的建设方式实施了研究与探索.
叶顶间隙流动中的旋涡结构是引发导管桨、水轮机等水力机械叶顶间隙空化问题的主要因素之一.与常规船用螺旋桨(叶顶无端壁)上的梢涡流动不同,叶顶间隙流动受叶片载荷分布和间隙尺度(叶片梢部与端壁的距离)共同作用.为了研究叶顶间隙流动中的旋涡结构特性及其影响因素作用机理,本文采用二维NACA0024翼型在空泡机理水筒中,开展了基于旋涡空化观测的叶顶间隙流动显示实验和基于2D-3C?PIV的叶顶间隙流场测量实验.通过空化观测实验,获得了叶顶间隙流动中的旋涡整体分布状态,以及间隙宽度、雷诺数和载荷系数等对旋涡强度的影响
弹性结构在空化载荷作用下易发生振动,从而威胁结构安全,研究绕弹性水翼的空化流激振动特性显得尤为重要.采用高速摄像、测力装置和激光多普勒同步测量系统,分别获取了不同空化阶段的空泡形态、水动力、结构变形及相应诱导的结构振动特性.研究结果表明,弹性水翼的水动力系数在无空化阶段几乎保持不变,随着空化产生,升力、阻力和扭转力矩系数都随着空化数减小呈现先增大后减小的趋势.水翼在云状空化阶段下振动最为剧烈,大尺度空泡的周期性脱落导致结构振动速度呈现周期性变化.初生空化、片状空化和云状空化阶段的振动速度、概率密度分布均服
发展了最小波阻锥导乘波体和三维内转式进气道的一体化乘波体进气道设计新方法,给出了一个设计实例,评估了新型一体化前体进气道在典型状态下的流场结构和性能,验证了设计方法的正确性.文中首先介绍并验证了基于最小阻力理论或其他优化方法的最小波阻锥导乘波体的设计方法,然后介绍了内锥基准流场的设计过程,进一步介绍了流线追踪三维内转式进气道同最小波阻锥导乘波体的一体化设计方法,并对一体化构型在设计状态下的流场结构和流动参数进行了分析评估,结果符合预期.最后评估了新型一体化前体进气道在非设计条件下的性能,结果显示其具有较高
超声速进气道在起飞过程中存在一段特性较差的区域,表现为在零速度附近时进气道出口的总压恢复系数较低,总压畸变指数较高,对发动机高效、稳定工作带来不利影响,是进发匹配研究关注的重点问题之一.本文对一种带有辅助进气门的二元外压式超声速进气道开展进发联合试验和进气道CFD数值仿真,研究起飞过程中进气道流场结构、总压恢复系数、总压畸变指数随发动机转速的变化情况,通过流动机理分析提出了拆除防护网来改善进发匹配效果的技术措施,通过全尺寸进气道与发动机联合试验验证了改进措施的效果.同时,针对试验条件与真实飞行环境存在差别
基于流线追踪的飞行器乘波前体设计和发动机进气道设计已有大量的研究工作,但是高超声速飞行器前体与超燃冲压发动机进气道的一体化设计一直是个难点.为了提高前体进气道整体的总压恢复和流量捕获性能,在前期飞行器乘波前体设计和进气道压缩面流线追踪设计方法的基础上,将整个基准流场分为激波压缩流场和等熵压缩流场,顺序组合,从前体激波、外压缩面到进气道内压缩面、反射激波直到喉道进行无缝连续地流线追踪,实现了全流面乘波前体进气道设计.横向三维曲面生成采用类似密切方法进行控制以实现全流面设计;纵向基准流场的构建由交叉推进特征线
为获得飞行马赫数Ma0?=?0～8?RBCC发动机特性及结构调节规律,基于试验数据,建立了采用控制体法,考虑热完全气体效应、化学平衡流动效应、黏性损失及热损失等影响的发动机特性分析模型,并通过发动机自由射流试验获得的推力、比冲数据对所建立的发动机特性分析模型进行确认.完成二元中心火箭布局变结构模型RBCC发动机火箭引射模态、火箭冲压模态及冲压模态特性仿真,定量获得了飞行动压、马赫数、攻角、当量比、火箭流量等因素变化对发动机性能影响;并针对给定模拟飞行弹道,完成Ma0?=?0～8?RBCC发动机特性计算,给
为快速评估不同类型的发动机方案在可重复使用宽域高速飞行器上的适用性,对飞行器动力方案中至为关键的低速段动力方案进行了综述分析.系统研究了不同动力方案在解决宽域工作问题方面基本原理的差异,给出了各方案的工作过程及宽域工作性能,并概括分析了典型方案所适配的目标飞行器的基本情况,为飞行器总体动力方案的设计提供参考.研究结果表明:宽域高速飞行器任务需求差异对低速段动力方案的选择具有重要影响;宽域加速型任务与高速巡航型任务差异较大,但随着飞行器马赫数上限的增加,两种任务模式下低速段动力方案选择的差异开始变小;对于某