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涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
1
作者
田雨
马国远
+2 位作者
刘帅领
许树学
周峰
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期18-27,共10页
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效...
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。
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关键词
空气压缩制冷
压缩膨胀机
离心压缩机设计
膨胀功利用率
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职称材料
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
被引量:
11
2
作者
刘洋
蒲晓航
+2 位作者
李江
王伟
刘诗昌
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期378-384,共7页
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。...
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。对比两种匹配方法得出结论:(1)基于涡轮的匹配方法与转速稳定过程一致,可确定特定飞行环境中发动机的转速;(2)基于压气机的匹配方法需要条件更少、适用范围更广,可用于特定转速调控方案下驱涡燃气流量的确定。两种匹配方法的计算结果相对Ax STREAM仿真结果的最大误差为10.75%,两种匹配方法的计算结果相差不超过8%。将建立的匹配方法应用于HARM弹自主爬升飞行过程,得到SP-ATR驱涡燃气流量的定量调控规律。
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关键词
匹配方法
固体燃料空气涡轮火箭
涡轮
压气机
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职称材料
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
被引量:
2
3
作者
刘洋
李江
+4 位作者
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期249-256,共8页
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获...
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获得了工作特性,并完成了增压系统工作特性的冷流实验验证。开展了考虑涡轮后低温旋流条件下多股气流的高效掺混燃烧研究,通过研究涡轮转速、空气入射角度、补燃室富燃燃气流量和富燃燃气射流位置对燃烧效率的影响,确定了原理样机和关键部件的恰当形式和布局方式。最终开展了原理样机的地面热试实验,验证了双燃气发生器的SPATR发动机的工作原理,热试实验结果表明燃气涡轮增压装置工作可靠,性能满足设计要求,其中压气机压比达到了3.3,转速为82kr/min,补燃室燃烧效率为85.21%。
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关键词
固体燃料空气涡轮火箭发动机
压气机
涡轮
燃气涡轮增压装置
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职称材料
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
被引量:
1
4
作者
赵巍
刘蕾
+2 位作者
胡斌
李龙婷
赵庆军
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期179-187,共9页
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随...
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随转速变化速率,模拟了发动机各工况下的起动过程,对比分析了这些参数对发动机起动时间、共同工作线位置的影响规律。研究发现,增加推进剂供应速率会使发动机起动时间降低,但压气机更接近喘振边界,当尾喷管喉部面积较小时,尾喷管会出现壅塞现象,导致压气机喘振。在此基础上,给出了采用较快推进剂供应速率和尾喷管喉部面积随转速升高而增大相结合的调节方法,使压气机在避免喘振的同时远离堵塞边界,实现了发动机的快速安全起动。
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关键词
空气涡轮火箭发动机
起动过程
压气机喘振
尾喷管喉部面积
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职称材料
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
被引量:
1
5
作者
杨玉民
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007年第2期24-25,8,共3页
在煤炭工业界率先应用先进的离心式压风机,自主设计优化配套辅助设施保证了引进设备良好运行,提高了用风设备的工作效率,收到了较大的经济效益。
关键词
离心压风机
选煤厂
冷却水系统
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职称材料
题名
涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
1
作者
田雨
马国远
刘帅领
许树学
周峰
机构
北京工业大学环境与生命学部
出处
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期18-27,共10页
基金
北京工业大学“城市碳中和”科技创新基金(049000514122607)
北京工业大学环境与生命学部培育基金(PY202105)项目资助。
文摘
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。
关键词
空气压缩制冷
压缩膨胀机
离心压缩机设计
膨胀功利用率
Keywords
air
compression refrigeration
turbo
compressor
centrifugal
compressor
design
expansion power utilization efficiency
分类号
TB611 [一般工业技术—制冷工程]
TB652 [一般工业技术—制冷工程]
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职称材料
题名
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
被引量:
11
2
作者
刘洋
蒲晓航
李江
王伟
刘诗昌
机构
西北工业大学燃烧热结构与内流场重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期378-384,共7页
文摘
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。对比两种匹配方法得出结论:(1)基于涡轮的匹配方法与转速稳定过程一致,可确定特定飞行环境中发动机的转速;(2)基于压气机的匹配方法需要条件更少、适用范围更广,可用于特定转速调控方案下驱涡燃气流量的确定。两种匹配方法的计算结果相对Ax STREAM仿真结果的最大误差为10.75%,两种匹配方法的计算结果相差不超过8%。将建立的匹配方法应用于HARM弹自主爬升飞行过程,得到SP-ATR驱涡燃气流量的定量调控规律。
关键词
匹配方法
固体燃料空气涡轮火箭
涡轮
压气机
Keywords
Matching method
Solid propellant
air
turbo
rocket
Turbine
compressor
分类号
V235.11 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
被引量:
2
3
作者
刘洋
李江
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
机构
西北工业大学燃烧流动和热结构国家级重点实验室
北京航天伺服技术研究所
四川航天系统工程所
中国运载火箭技术研究院战术武器事业部
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期249-256,共8页
文摘
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获得了工作特性,并完成了增压系统工作特性的冷流实验验证。开展了考虑涡轮后低温旋流条件下多股气流的高效掺混燃烧研究,通过研究涡轮转速、空气入射角度、补燃室富燃燃气流量和富燃燃气射流位置对燃烧效率的影响,确定了原理样机和关键部件的恰当形式和布局方式。最终开展了原理样机的地面热试实验,验证了双燃气发生器的SPATR发动机的工作原理,热试实验结果表明燃气涡轮增压装置工作可靠,性能满足设计要求,其中压气机压比达到了3.3,转速为82kr/min,补燃室燃烧效率为85.21%。
关键词
固体燃料空气涡轮火箭发动机
压气机
涡轮
燃气涡轮增压装置
Keywords
Solid Propellant
air
turbo
Rocket(SP-ATR)
compressor
Turbine
turbo
charger
分类号
V435.12 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
被引量:
1
4
作者
赵巍
刘蕾
胡斌
李龙婷
赵庆军
机构
中国科学院工程热物理研究所
中国科学院轻型动力创新研究院
中国科学院大学航空宇航学院
出处
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期179-187,共9页
基金
国防基础科研基金项目(JCKY2018603C13)。
文摘
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随转速变化速率,模拟了发动机各工况下的起动过程,对比分析了这些参数对发动机起动时间、共同工作线位置的影响规律。研究发现,增加推进剂供应速率会使发动机起动时间降低,但压气机更接近喘振边界,当尾喷管喉部面积较小时,尾喷管会出现壅塞现象,导致压气机喘振。在此基础上,给出了采用较快推进剂供应速率和尾喷管喉部面积随转速升高而增大相结合的调节方法,使压气机在避免喘振的同时远离堵塞边界,实现了发动机的快速安全起动。
关键词
空气涡轮火箭发动机
起动过程
压气机喘振
尾喷管喉部面积
Keywords
air
turbo
rocket
starting process
compressor
surge
nozzle throat area
分类号
V438 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
被引量:
1
5
作者
杨玉民
机构
山西焦煤西山煤电集团屯兰矿选煤厂
出处
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007年第2期24-25,8,共3页
文摘
在煤炭工业界率先应用先进的离心式压风机,自主设计优化配套辅助设施保证了引进设备良好运行,提高了用风设备的工作效率,收到了较大的经济效益。
关键词
离心压风机
选煤厂
冷却水系统
Keywords
turbo air compressor
working efficiency
economic benefit
分类号
TD94 [矿业工程—选矿]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
田雨
马国远
刘帅领
许树学
周峰
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
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职称材料
2
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
刘洋
蒲晓航
李江
王伟
刘诗昌
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
11
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
刘洋
李江
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
2
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职称材料
4
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
赵巍
刘蕾
胡斌
李龙婷
赵庆军
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
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职称材料
5
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
杨玉民
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007
1
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职称材料
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