常规潜艇AIP系统应用可行性分析

由潜艇隐蔽性的重要性作为论题引入点,通过介绍核潜艇现有的技术问题,指出了常规潜艇发展不依赖空气推进(AIP)系统的重要性及必要性。重点介绍闭式循环柴油机、斯特林发动机、闭式循环汽轮机、燃料电池的AIP系统,以及小型核动力AIP系统的结构与组成,重点对其应用可行性进行了分析。由于目前核潜艇仍存在着成本较高、结构复杂等问题,因此针对常规潜艇AIP系统的研究与开发工作依然势在必行。

空间站太阳能光伏和热动力电源系统的比较

针对我国未来空间站的建设,对目前可行的电源系统的技术特性做了分析比较。太阳光伏电池技术成熟,有应用经验,但其效率低,面积大,寿命不够理想,后期运行费用很高。太阳能热动力系统利用相变材料蓄热来满足阴影期循环的连续发电要求,具有效率高、结构紧凑、寿命长、质量轻、可靠性好等优点,长期运行的费用低,是一种先进的太阳能电源方案,其中闭式Brayton循环系统总效率可达到17%,在技术上比Stirling循环成熟,是最有可能近期实现的电源。闭式Brayton循环可以作为空间站太阳能电源系统的首选技术方案。

基于金属燃料的SOFC/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统优化设计

为提高无空气推进闭式动力装置的热效率和续航能力,建立了一种基于金属铝水反应的固体氧化物燃料电池(SOFC)/氦氙布雷顿双闭式循环联合动力系统。首先建立了该系统的数学模型,将系统输出功率设计为100kW,对系统主要参数进行了敏感性分析,分析结果表明:影响系统工况性能的主要参数包括SOFC的工作温度、工作压力和布雷顿循环压气机压比;在固定系统输出量级的情况下,提高SOFC的工作温度与压力增加了其工作效率和功率分担比,对SOFC的增益影响大于对布雷顿循环的增益;压气机压比的变化影响了布雷顿循环的功率分担比,对SOFC效率也呈现先升高后下降的影响趋势,总体看来,压气机压比对布雷顿循环功率分担比的提高存在一个峰值。采用遗传算法对该系统的工作参数进行优化设计,优化设计后,系统总效率较原型设计提高了2.53%,(火用)效率较原型设计提高了2.55%,有效提升了系统的热效率。

基于金属铝水反应的固体氧化物燃料电池/氦氙布雷顿循环动力系统研究

为了提高水下动力装置的能量密度,基于金属铝水反应高能量密度的特点,联合闭式布雷顿循环与固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell,SOFC)构造了一种闭式无空气推进(Air independent propulsion,AIP)动力装置,以100kW输出功率为设计目标进行数学模型的建立,通过布雷顿循环与SOFC循环换热特点进行迭代分析,分别以最大化铝水放热量和提高铝水反应热品质为目标搭建了两个动力系统,并确定了联合动力装置的功率分配和主要参数的设计。结果表明:以提高铝水反应热品质为目标的系统在效率和能量密度方面更具优势。SOFC输出功率占50.98kW,布雷顿循环占49.13kW,系统发电效率为40.02%。

空间站太阳能热动力系统和光伏电池的比较

文章对空间站太阳能热动力系统和光伏电池系统进行了分析比较 ,重点介绍了闭式Brayton循环的组成及其工作原理。太阳光伏电池技术成熟 ,有应用经验 ,但其效率低 ,面积大 ,后期运行费用很高。太阳能热动力系统具有高效率 ,紧凑和可靠性好等优点 ,长期运行的费用低 ,是一种先进的太阳能电源方案 。