摘要：先进动力系统是水平起降、可重复使用高超声速飞行器的核心支撑,其中,高超声速强预冷发动机是一种极具潜力的动力方案,近年来受到广泛关注。深入研究强预冷发动机的热力循环,掌握发动机热力循环工作特性对发动机的方案设计至关重要。本文对近年来国内外在高超声速强预冷发动机热力循环方面的研究进展进行了综述,主要包括发动机热力循环建模分析方法、性能分析手段、典型强预冷发动机热力循环方案研究等。其中,根据热力循环方案的显著差异,分别介绍了开式直接预冷循环及中间介质闭式预冷热力循环。已有研究表明,对于开式直接预冷循环,燃料类型是决定其性能的根本,提升燃料的热沉是提升发动机性能的重要途径。对于中间介质闭式预冷热力循环,发动机的比冲、单位推力等性能与闭式循环系统的复杂性存在一定的矛盾。整体来看,需继续开展高超声速强预冷发动机核心部件的研究,提炼更加准确的部件性能模型,完善部件尺寸、重量等估算模型,实现对于发动机比冲、单位推力、推重比等整机性能参数的准确评估,支撑高可行性的高超声速强预冷发动机热力方案设计。

摘要：超临界二氧化碳(SCO)闭式布莱顿循环凭借高热效率、高紧凑性和高经济-环保性等优势,已成为能源与动力领域的热点技术之一。针对超临界二氧化碳闭式布莱顿循环,详细介绍了工作原理、优势及国内外相关研究进展,总结了循环总体热力、超临界工质叶轮机、紧凑高效换热器、控制及储热等相关关键技术的研究现状,并对当前工程应用面临的问题和未来技术发展方向进行了分析和展望。分析表明,循环总体热力设计阶段应涵盖部件低维性能分析,以评估部件性能指标的可实现性,并综合考虑全寿命周期性能、紧凑性、经济性等指标。工质的剧烈物性变化导致叶轮机与换热器内部特殊流动与换热机理,需发展充分考虑工质特殊物性影响的叶轮机和紧凑换热器设计方法;通过理论分析和机器深度学习相结合构建不同工质叶轮机相似方法,可为超临界二氧化碳叶轮机气动性能试验验证提供理论基础。此外,鲁棒高效的控制策略可实现超临界二氧化碳闭式布莱顿循环有效可靠调控,而集成新型介质储热技术的超临界二氧化碳闭式布莱顿循环系统将为高温光热发电提供关键技术支撑。

摘要：编写一维设计程序,并引入E参数作为裕度评估参数,完成了对亚音可压非重复级范围内一维设计方案设计点特性的计算,得到在裕度层面有所扩展的Smith图。结合Smith图,分析了各一维设计参数对裕度的影响。将该程序及Smith图应用至某九级压气机,验证了程序的可靠性及E参数作为裕度参数的合理性,并对该九级压气机E参数的选取进行了初步探索。

摘要：串列转子尖部存在着前/后叶叶尖泄漏流以及前叶尾迹等流动,流动结构较为复杂,准确判断这几股流动之间的相互作用成为分析流场的关键。本文分别通过实验和数值模拟方法对基于北京航空航天大学低速大尺寸单级压气机试验台设计的一套超高负荷串列转子尖部流场进行了研究。研究结果表明:对于本文所研究的高负荷串列转子,无论是在设计点还是近失速点,前叶叶尖泄漏涡在前叶出口时都已经到达前叶压力面附近,随后紧贴后叶吸力面从喉道进入后叶通道,在喉道内顺压梯度的作用下,前叶叶尖泄漏涡的旋涡特性增强,并在后叶通道内将相对较弱的后叶叶尖泄漏涡吞并;相对于常规布局转子,由于在前后叶喉道顺压梯度的作用下,串列转子内叶尖泄漏涡的稳定发展阶段都有所延长,这有利于减小叶尖泄漏涡造成的转子尖部流动堵塞。

摘要：通过数值模拟方法研究了带周向环罩的微型超高速旋转盘腔的流动与换热规律,盘腔的半径为4mm,转速为2×10^(5)~1×10^(6)r/min。结果表明:超强离心力及其衍生浮升力并没有给微型旋转盘腔带来与常规盘腔不同的流动结构,但是超强离心力及其衍生浮升力引起的粘性耗散效应导致旋转盘高半径处发生换热恶化现象,周向环罩的存在则进一步加剧了该现象。在高旋转雷诺数和低转盘过余温度工况下,强离心力及其衍生浮升力引起的粘性耗散效应更加显著,而周向环罩的影响相对弱化。

摘要：硅油MM具有较低的临界点和较高的热稳定性,更适合应用于高温位热源的超临界有机朗肯循环(ORC)系统。超临界压力流体热物性会在拟临界点附近发生剧烈变化,导致流体管内对流传热出现传热强化或恶化等异常现象。本文通过实验获得了超临界压力硅油MM竖直管内向上流动的对流传热特性,分析了热流密度和压力等边界条件对传热特性的影响,并结合浮升力作用和热加速效应探讨了传热恶化的机理,为超临界ORC系统中加热部件的设计和优化提供支撑。

摘要：为检验冲击/发散双层壁冷却方式在真实工况下的冷却效果,在单头部高温高压燃烧试验台上对3种结构的冲击/发散双层壁实验件进行单头部高温高压综合验证考核试验。实验参数模拟推比10一级发动机燃烧室设计点参数进行综合考核验证。实验结果表明冲击/发散双层壁火焰筒冷却气量约为20%,总冷却效率在0.85～0.96之间,壁温低于1150K。

摘要：为了探索高负荷压气机设计技术,提出了一种冲击-冲压式超声速压气机的设计方案。设计得到的冲击式转子在叶尖切线速度为457m/s下实现了4.6的压比和0.88的绝热效率,该转子的出口马赫数高达2.1,采用了冲压式静子来实现减速扩压,结合边界层吸气等手段,最终整级的压比为3.4,绝热效率为0.72。结果表明:这种超声速压气机设计方案可以实现较高的负荷和可以接受的效率,是一种值得关注与研究的高负荷压气机气动布局。

摘要：采用改进的形状函数变换技术(CST)造型方法对一个可控扩散叶型(CDA)的前缘进行优化设计,实现了叶片前缘与叶身连接之间的曲率连续,消除了设计状态下叶片前缘速度尖峰,使得叶片的气动性能得到了显著改善。利用不同的形状函数生成不同的曲率连续前缘,叶型的最小损失相同,可用攻角范围的差别却很大。研究表明,这是由于前缘速度尖峰在非设计工况下的发展变化过程不同造成的。过强的前缘尖峰会导致附面层迅速增厚甚至提前转捩。

摘要：在叶尖折合切线速度为381m/s的条件下,利用跨声串列转子技术实现了总压比为2.25、负荷系数高达0.55的风扇转子设计。基于数值模拟结果,分析了串列转子前后排叶片独特的匹配特性,及其与常规压气机匹配特性不同的原因;并进一步推导验证了前后排叶片气动参数之间的解析关系,为利用常规压气机设计体系进行跨声串列转子设计提供数学物理模型。研究结果表明:在跨声串列转子工况从堵点向近失速点移动的过程中,前排叶片的工作特性与常规转子一样,而后排叶片的总温升、总压比则不断下降,该变化规律存在解析关系,并可以利用数学物理模型进行准确预测后排叶片的整体性能。