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水下S-CO_(2)循环部分进气轴/径向涡轮机对比研究
被引量：
1
1
作者
王瀚伟
姜晓鹏
+3 位作者
罗凯
张佳楠
党建军
秦侃
《水下无人系统学报》
2024年第1期87-96,共10页
将超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环动力系统合理应用于无人水下航行器(UUV),有助于解决现有UUV蒸汽动力循环系统尤其是针对小功率等级应用效率低的问题。为合理选型水下S-CO_(2)系统涡轮机,结合损失模型的一维方法获得了设计空间内的最佳...
将超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环动力系统合理应用于无人水下航行器(UUV),有助于解决现有UUV蒸汽动力循环系统尤其是针对小功率等级应用效率低的问题。为合理选型水下S-CO_(2)系统涡轮机,结合损失模型的一维方法获得了设计空间内的最佳几何参数,并基于RANS方程的三维数值仿真方法验证了一维设计方法的合理性,进一步对比分析了轴/径向涡轮机的气动性能及流动特性。结果表明,设计工况下径向涡轮机内效率比轴向涡轮机高5.41%,但尺寸较大,约为轴向涡轮机的2倍;径向涡轮机的主要损失集中在喷管和转子非工作段,而轴向涡轮机则主要为转子处产生的二次流损失。通过变工况分析发现,轴向涡轮机更适用于低速比工况,但在同一转速下径向涡轮机效率更高。文中研究结果可为应用于UUV的S-CO_(2)系统动力主机的研制提供参考。
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关键词
无人水下航行器
轴/径向涡轮机
超临界二氧化碳
气动性能
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职称材料
空水共用涡轮机气动设计与数值仿真
被引量：
2
2
作者
王瀚伟
罗凯
+1 位作者
黄闯
秦侃
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3151-3161,共11页
跨介质航行器是一种具备远程快速打击、重复出入水以及高效突防能力的新概念航行器,而其中涡轮发动机在跨介质航行器不同航行阶段的工作参数差别很大。为解决水下、空中及起飞工况下的空水共用涡轮机的气动设计,结合损失模型的方法提出...
跨介质航行器是一种具备远程快速打击、重复出入水以及高效突防能力的新概念航行器,而其中涡轮发动机在跨介质航行器不同航行阶段的工作参数差别很大。为解决水下、空中及起飞工况下的空水共用涡轮机的气动设计,结合损失模型的方法提出一种空水共用涡轮机设计方法,通过数值仿真方法验证气动设计方法的合理性以及起飞工况的可行性。研究结果表明:在不同工况下,数值仿真结果与一维气动设计结果的相对误差均在2%以内;使用数值损失分解方法进一步分析了涡轮机的各部分损失,发现叶型损失为空水共用涡轮机的主要损失;水下工况时流场内存在激波和分离涡,部分进气度很小,损失较大;空中工况则流动更为均匀,损失较小;起飞工况时涡轮机工作在非设计点,此时主要依靠水下喷管做功,空中喷管则会产生负功率。该方法可为空水共用涡轮机的优化设计和试验提供参考。
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关键词
空水共用涡轮机
跨界质航行器
部分进气
设计方法
损失分解
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职称材料
喷水量及喷水位置对部分进气轴向涡轮机性能影响特性
3
作者
智若阳
罗凯
+1 位作者
王瀚伟
秦侃
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2053-2065,共13页
增加涡轮机入口温度有助于提升涡轮机性能,然而受限于材料的耐热强度,一般需采取额外的冷却措施。用于水下航行器的部分进气涡轮机具有短叶片及小尺寸的特点,使其难以设置复杂冷却结构。利用航行器外部海水作为冷却介质,采用射流冲击方...
增加涡轮机入口温度有助于提升涡轮机性能,然而受限于材料的耐热强度,一般需采取额外的冷却措施。用于水下航行器的部分进气涡轮机具有短叶片及小尺寸的特点,使其难以设置复杂冷却结构。利用航行器外部海水作为冷却介质,采用射流冲击方式冷却涡轮盘及叶栅,通过数值仿真研究了不同喷水量和喷水位置下的涡轮机性能。研究结果表明:轴向喷水为0.2 kg/s时,轮盘前表面的最高温度降低40.1%,后表面的最高温度降低28.6%,轮盘的最大热应力降低33.8%;轴向喷水0.2 kg/s的同时加入径向喷水0.1 kg/s,轮盘前表面的最高温度降低46.2%,后表面的最高温度降低33.8%,轮盘的最大热应力降低36.7%;在相同径向喷水量下,涡轮机的效率以及轮盘前后表面的温度和热应力与轴向方向的冷却水量负相关。所得研究结果可为水下涡轮机的喷水冷却策略提供参考。
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关键词
部分进气轴向涡轮机
水下航行器
流-热耦合
两相蒸发换热
热应力
热变形
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职称材料
题名
水下S-CO_(2)循环部分进气轴/径向涡轮机对比研究
被引量：
1
1
作者
王瀚伟
姜晓鹏
罗凯
张佳楠
党建军
秦侃
机构
西北工业大学航海学院
中国船舶集团有限公司第
出处
《水下无人系统学报》
2024年第1期87-96,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51805435)。
文摘
将超临界二氧化碳(S-CO_(2))循环动力系统合理应用于无人水下航行器(UUV),有助于解决现有UUV蒸汽动力循环系统尤其是针对小功率等级应用效率低的问题。为合理选型水下S-CO_(2)系统涡轮机,结合损失模型的一维方法获得了设计空间内的最佳几何参数,并基于RANS方程的三维数值仿真方法验证了一维设计方法的合理性,进一步对比分析了轴/径向涡轮机的气动性能及流动特性。结果表明,设计工况下径向涡轮机内效率比轴向涡轮机高5.41%,但尺寸较大,约为轴向涡轮机的2倍;径向涡轮机的主要损失集中在喷管和转子非工作段,而轴向涡轮机则主要为转子处产生的二次流损失。通过变工况分析发现,轴向涡轮机更适用于低速比工况,但在同一转速下径向涡轮机效率更高。文中研究结果可为应用于UUV的S-CO_(2)系统动力主机的研制提供参考。
关键词
无人水下航行器
轴/径向涡轮机
超临界二氧化碳
气动性能
Keywords
unmanned undersea vehicle
axial and radial turbine
supercritical carbon dioxide
aerodynamic performance
分类号
TJ630.34 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
U674 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
空水共用涡轮机气动设计与数值仿真
被引量：
2
2
作者
王瀚伟
罗凯
黄闯
秦侃
机构
西北工业大学航海学院
出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3151-3161,共11页
基金
国家自然科学基金项目(51805435)。
文摘
跨介质航行器是一种具备远程快速打击、重复出入水以及高效突防能力的新概念航行器,而其中涡轮发动机在跨介质航行器不同航行阶段的工作参数差别很大。为解决水下、空中及起飞工况下的空水共用涡轮机的气动设计,结合损失模型的方法提出一种空水共用涡轮机设计方法,通过数值仿真方法验证气动设计方法的合理性以及起飞工况的可行性。研究结果表明:在不同工况下,数值仿真结果与一维气动设计结果的相对误差均在2%以内;使用数值损失分解方法进一步分析了涡轮机的各部分损失,发现叶型损失为空水共用涡轮机的主要损失;水下工况时流场内存在激波和分离涡,部分进气度很小,损失较大;空中工况则流动更为均匀,损失较小;起飞工况时涡轮机工作在非设计点,此时主要依靠水下喷管做功,空中喷管则会产生负功率。该方法可为空水共用涡轮机的优化设计和试验提供参考。
关键词
空水共用涡轮机
跨界质航行器
部分进气
设计方法
损失分解
Keywords
air-water shared turbine
trans-media vehicle
partial admission
design method
loss breakdown
分类号
TJ630.1 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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职称材料
题名
喷水量及喷水位置对部分进气轴向涡轮机性能影响特性
3
作者
智若阳
罗凯
王瀚伟
秦侃
机构
西北工业大学航海学院
出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第7期2053-2065,共13页
基金
国家自然科学基金项目(51805435)。
文摘
增加涡轮机入口温度有助于提升涡轮机性能,然而受限于材料的耐热强度,一般需采取额外的冷却措施。用于水下航行器的部分进气涡轮机具有短叶片及小尺寸的特点,使其难以设置复杂冷却结构。利用航行器外部海水作为冷却介质,采用射流冲击方式冷却涡轮盘及叶栅,通过数值仿真研究了不同喷水量和喷水位置下的涡轮机性能。研究结果表明:轴向喷水为0.2 kg/s时,轮盘前表面的最高温度降低40.1%,后表面的最高温度降低28.6%,轮盘的最大热应力降低33.8%;轴向喷水0.2 kg/s的同时加入径向喷水0.1 kg/s,轮盘前表面的最高温度降低46.2%,后表面的最高温度降低33.8%,轮盘的最大热应力降低36.7%;在相同径向喷水量下,涡轮机的效率以及轮盘前后表面的温度和热应力与轴向方向的冷却水量负相关。所得研究结果可为水下涡轮机的喷水冷却策略提供参考。
关键词
部分进气轴向涡轮机
水下航行器
流-热耦合
两相蒸发换热
热应力
热变形
Keywords
partial admission axial turbines
underwater vehicle
fluid-thermal simulation
evaporation heat transfer
thermal stress
thermal deformation
分类号
TJ630.3 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水下S-CO_(2)循环部分进气轴/径向涡轮机对比研究
王瀚伟
姜晓鹏
罗凯
张佳楠
党建军
秦侃
《水下无人系统学报》
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
空水共用涡轮机气动设计与数值仿真
王瀚伟
罗凯
黄闯
秦侃
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
喷水量及喷水位置对部分进气轴向涡轮机性能影响特性
智若阳
罗凯
王瀚伟
秦侃
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
已选择
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