超臨界煤油渦輪泵設(shè)計與性能優(yōu)化.pdf

1、在超燃沖壓發(fā)動機膨脹循環(huán)方案中，利用再生冷卻流道出口高溫高壓的超臨界/裂解態(tài)碳?xì)淙剂希河停?qū)動渦輪做功、帶動離心泵實現(xiàn)燃料增壓，渦輪出口碳?xì)淙剂显賹?dǎo)入燃燒室組織燃燒。這種方案綜合了系統(tǒng)循環(huán)技術(shù)、熱防護技術(shù)、燃燒組織技術(shù)，可有效解決發(fā)動機燃燒室性能、熱防護、燃料增壓等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、能量利用率高的優(yōu)勢。在膨脹循環(huán)超燃沖壓發(fā)動機系統(tǒng)中，超臨界/裂解態(tài)煤油渦輪泵的做功能力和效率是制約發(fā)動機系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素。針對膨脹循環(huán)

2、超燃沖壓發(fā)動機系統(tǒng)工作特點，本文開展了超臨界/裂解態(tài)碳?xì)淙剂蠝u輪泵的設(shè)計與性能優(yōu)化研究。
　　論文首先建立了膨脹循環(huán)超燃沖壓發(fā)動機系統(tǒng)中渦輪泵總體設(shè)計方法，完成了渦輪泵方案設(shè)計。根據(jù)渦輪和離心泵的工作環(huán)境和適用性，建立了超臨界/裂解態(tài)碳?xì)淙剂蠝u輪和離心泵數(shù)學(xué)模型和各參數(shù)的數(shù)值求解方法。開展了離心泵葉片進出口角與轉(zhuǎn)速相關(guān)性研究，并完成了兩種轉(zhuǎn)速（25000/rp m和100000rp m/min）下的渦輪泵詳細(xì)方案設(shè)計。
　　

3、其次，針對上述兩種渦輪泵設(shè)計方案，開展了渦輪泵數(shù)值仿真研究。建立了基于多區(qū)網(wǎng)格策略和3D RANS的渦輪、離心泵流場數(shù)值仿真方法。通過數(shù)值仿真，獲得了離心泵的進出口總壓升、葉輪扭矩以及渦輪的質(zhì)量流量和葉輪扭矩，從而計算得到渦輪泵效率和軸功率等性能參數(shù)。結(jié)果表明，渦輪泵設(shè)計方案能夠滿足設(shè)計要求。
　　最后，通過集成渦輪泵構(gòu)型參數(shù)設(shè)計、網(wǎng)格自動生成、流場仿真自動化、試驗設(shè)計（DOE）等方法，開展了超臨界/裂解態(tài)碳?xì)淙剂蠝u輪泵構(gòu)型優(yōu)化、