涡扇发动机再压缩CCA系统热力循环耦合分析

为了提高发动机的推进性能和热效率,同时改善发动机冷却引气品质,在传统预冷冷却空气(cooled cooling air,CCA)技术基础上,建立基于再压缩CCA系统的典型飞机发动机热力计算耦合分析仿真平台.结合涡轮叶片平均壁温计算模型和飞机/发动机总体匹配模型,分析再压缩CCA系统对涡轮叶片冷却效果、发动机总体性能及相应飞行性能的影响规律.结果表明:采用减小引气比的方式未加力时推力最高提升7.88%,加力时推力最高提升2.03%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低100~120 K、总压提升4%左右,高压涡轮导叶冷却效果提高显著.采用提高燃烧室最高出口温度的方式未加力时推力最高提升22.81%,加力时推力最高提升3.70%;加力时耗油率降低、热效率提升,冷却引气总温降低90 K左右,且在各任务航段高压涡轮叶片温度均低于许用温度.两种方案再压缩CCA系统对发动机性能损失基本无影响,取功比在各状态下均低于0.25%.

高温环路热管设计方法研究与传热极限分析

高超声速飞行器在以高超声速飞行时尾喷管会面临严酷的燃烧热考验,结合高温热管导热性强和环路热管传热距离长等优势,高温环路热管可以作为尾喷管热防护的新方法.根据液态钠高导热系数及高表面张力的物性设计了一种新型蒸发器,提出了一套高温环路热管的设计流程.使用这套设计流程设计了一根高温环路热管,结合热管传热极限的计算方法,对钠热管进行仿真计算,分析了温度和结构对热管传热极限的影响.研究发现在高温环路热管的运行温区内,热管的传热性能随着温度升高一般由声速极限、毛细极限和沸腾极限依次决定.结合研究结论提出了热管结构优化方法,为热管设计提供了理论依据.

涡流管流动结构及能量分离性能LDV实验研究

设计了直径为30 mm的可组装式透明涡流管以实现主流道可视化,并采用二维激光多普勒测速(LDV)技术得到子午面时均流场.研究了不同冷流比(0.1~0.9)、主流道长度(360、600、900和1 200 mm)、入口压力(0.01、0.02 MPa)下的轴向速度和径向速度分布,特别是折返流边界对能量分离性能的影响.LDV结果表明,时均轴向速度分布具有较好的轴对称性,不同压力下流动结构具有相似性,径向速度远小于轴向速度.增加冷流比会导致折返流边界径向膨胀,揭示了在过短管和过长管中两种能量分离恶化机制--过短管中折返流面过厚,过长管中轴向滞止点向冷端靠拢.该结果验证了以往所提出的优化准则,同时可以说明滞止点并不是涡流管中的一种基本流动结构.

藻类和木质生物质与烟煤掺混燃烧结渣特性

文章利用沉降炉系统开展了河南烟煤与海草和桃木两种生物质的混燃成渣特性实验,对混燃灰的理化性能、矿物质转化过程及其聚集成渣的趋势进行了研究。研究结果表明:藻类生物质海草能够加剧混燃灰渣颗粒的聚集成块趋势,而木本生物质桃木仅造成混燃灰颗粒粒径的略微增长;掺混海草导致混燃灰中的碱金属,Cl和S元素含量增加,灰渣中出现大量低熔点的长石和类长石矿物质,从而增强了灰渣的黏附能力,表现为由包覆引起的成渣机制;掺混桃木的混燃灰因含有较高的Ca和Fe等元素,从而生成了较多的能够抑制低温共熔物形成的钙质硅(铝)酸盐,其提高了混燃灰的熔融温度,并减缓了成渣趋势;藻类生物质中的碱金属,Cl和S等元素除对成渣过程有较大影响外,还会引起冷凝腐蚀等问题,从而对其资源化应用产生负面影响。

采用涡流管和喷射器的新型LNG汽化加热系统

首次提出了两种新型空气源热泵,核心部件包括涡流管、喷射器和空温式换热器,用于从低温环境中吸收热量.该空气源热泵取代了传统LNG汽化过程中水浴加热器的位置,吸收到的热量可用于补偿从空温式汽化器吸热后温度仍不达标的天然气,以达到降低甚至无须水浴加热器耗能的目的.在这两种新型加热系统中,其主要原理是气体在涡流管冷端温度降低,使得天然气可以在空温式换热器中继续从环境吸收热量.除了给出详细的系统描述之外,还建立了数学定量模型,并设定了具体工况,对两种加热系统的性能、能耗和相对于传统加热系统的节能比进行了计算和分析.结果表明,当气体升温要求在5～30℃时,不带有喷射器的加热系统节能比在50%以上,而带有喷射器的加热系统节能比可在90%以上.

流动量热法测量超临界流体比定压热容实验研究

超临界流体的比定压热容数据的准确测量对于众多科学研究和工程应用至关重要。基于流动型量热法建立了一套适用于测量温度在25.00~80.00℃、压力0.10~12.00 MPa的比定压热容在线测量实验系统,其测量的扩展相对不确定度为1.66%~2.46%(置信因子k=2)。在使用纯水(工况压力为7.00~12.00 MPa,温度25.00~60.00℃)、环己烷(工况压力为2.00~6.00 MPa,温度30.00~80.00℃)和CO_(2)(工况压力为6.70~12.00 MPa,温度25.00~70.00℃)进行测量的基础上,得到平均绝对偏差分别为0.14%、0.99%和0.78%,最大绝对偏差分别为0.26%、1.32%和2.28%。数据测量的结果验证了实验系统的实用性和可靠性,能够为科研和工程设计提供准确的数据测量支持。