高超聲速飛行器的發(fā)展是衡量國(guó)家航空航天實(shí)力的重要標(biāo)志之一,近20年來,高超聲速技術(shù)有了快速的發(fā)展,與此同時(shí),機(jī)載能量管理的重要性也日益凸顯。機(jī)載能量的綜合管理包括機(jī)載能量之間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化,如熱能、冷能、電能、化學(xué)能等,對(duì)降低油耗、減輕重量、縮小體積和降低成本等有著促進(jìn)作用。電能是飛行器控制、供給、導(dǎo)航等輔助系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ),機(jī)動(dòng)飛行、隱身、激光武器等技術(shù)需要消耗百千瓦甚至兆瓦級(jí)的電能,使電力生成成為高超聲速飛行面臨的問題之一;同時(shí),電子元件在外部氣動(dòng)熱和自身散熱的共同作用下,處于惡劣的熱環(huán)境中,強(qiáng)制風(fēng)冷技術(shù)作為機(jī)載電子元件最常用的冷卻方式,冷源空氣的來源受限,因此,電子元件冷源空氣供給是高超聲速飛行器面臨的又一問題。為解決高超聲速飛行器電力生成和冷源空氣供給的問題,本文從機(jī)載能量綜合利用的角度,基于空氣渦輪和有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC),構(gòu)建了一個(gè)電冷聯(lián)供系統(tǒng),其基本原理是:空氣渦輪發(fā)電的同時(shí)使空氣大幅降溫,ORC以空氣渦輪出口空氣為熱源,對(duì)空氣進(jìn)一步降溫并產(chǎn)出額外電能,既增加了功率又減小了燃料冷能的消耗,符合能量綜合利用的思路。為確保空氣渦輪高馬赫條件的使用,采用燃料對(duì)空氣渦輪進(jìn)行冷卻。首先...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 機(jī)載電力生成研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機(jī)載冷源及電子元件冷卻方法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 渦輪葉片冷卻研究現(xiàn)狀
        1.2.4 ORC發(fā)電研究現(xiàn)狀
    1.3 研究現(xiàn)狀分析及現(xiàn)存問題
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第2章 機(jī)載電冷聯(lián)供系統(tǒng)方案構(gòu)建及分析
    2.1 引言
    2.2 基于空氣渦輪和ORC的電冷聯(lián)供系統(tǒng)方案構(gòu)建
        2.2.1 空氣渦輪聯(lián)合ORC的方案構(gòu)建思路
        2.2.2 電冷聯(lián)供系統(tǒng)方案及原理
    2.3 電冷聯(lián)供系統(tǒng)用高溫ORC理想性能分析
        2.3.1 ORC能量分析理想模型
        2.3.2 高溫ORC構(gòu)建及定冷熱源工況參數(shù)優(yōu)化
        2.3.3 高溫ORC蒸發(fā)過程數(shù)值模擬
    2.4 電冷聯(lián)供系統(tǒng)用空氣渦輪氣動(dòng)性能
        2.4.1 單級(jí)大膨脹比空氣渦輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.4.2 空氣渦輪氣動(dòng)性能數(shù)值模擬
    2.5 本章小結(jié)
第3章 空氣渦輪動(dòng)葉燃料旋轉(zhuǎn)冷卻數(shù)值研究
    3.1 引言
    3.2 動(dòng)葉冷卻方案及燃料旋轉(zhuǎn)冷卻的效果分析
        3.2.1 高馬赫數(shù)高溫空氣渦輪的冷卻需求分析
        3.2.2 空氣渦輪動(dòng)葉冷卻方案及物理模型
        3.2.3 碳?xì)淙剂侠鋮s渦輪動(dòng)葉數(shù)值模擬分析
    3.3 旋轉(zhuǎn)通道內(nèi)流動(dòng)特征理論基礎(chǔ)
        3.3.1 理論基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
        3.3.2 旋轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)流場(chǎng)的影響
    3.4 旋轉(zhuǎn)通道分流與匯流流動(dòng)特征
        3.4.1 空氣渦輪轉(zhuǎn)子內(nèi)冷卻通道物理模型
        3.4.2 旋轉(zhuǎn)通道分流腔與匯流腔流動(dòng)特征
    3.5 物性變化對(duì)碳?xì)淙剂闲D(zhuǎn)通道內(nèi)流動(dòng)換熱的影響
        3.5.1 物理模型及工質(zhì)物性二元多項(xiàng)式擬合
        3.5.2 采用狀態(tài)方程與多項(xiàng)式擬合的對(duì)比
        3.5.3 碳?xì)淙剂闲D(zhuǎn)冷卻熱加速效應(yīng)
        3.5.4 流量對(duì)碳?xì)淙剂闲D(zhuǎn)冷卻流動(dòng)換熱的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 ORC系統(tǒng)及部件性能實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究
    4.1 引言
    4.2 ORC?分析理想模型
    4.3 ORC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.3.1 循環(huán)回路及設(shè)備
        4.3.2 實(shí)驗(yàn)不確定度分析
    4.4 ORC基礎(chǔ)性能及熱源溫降規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.1 定熱源流量ORC性能實(shí)驗(yàn)研究
        4.4.2 ORC熱源溫度利用率實(shí)驗(yàn)研究
    4.5 實(shí)際循環(huán)中部件性能對(duì)ORC性能影響的實(shí)驗(yàn)研究
        4.5.1 實(shí)驗(yàn)工況和穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)樣本
        4.5.2 ORC主要部件性能實(shí)驗(yàn)研究
        4.5.3 換熱器流動(dòng)損失對(duì)系統(tǒng)性能影響
    4.6 透平膨脹器用于小功率ORC系統(tǒng)的數(shù)值研究
        4.6.1 工質(zhì)
        4.6.2 透平降低轉(zhuǎn)速增寬范圍的研究
        4.6.3 混合工質(zhì)透平性能探索
    4.7 本章小結(jié)
第5章 電冷聯(lián)供系統(tǒng)總體性能
    5.1 引言
    5.2 電冷聯(lián)供系統(tǒng)總體性能的研究
        5.2.1 熱源溫度對(duì)ORC性能的影響
        5.2.2 電冷聯(lián)供系統(tǒng)總體熱力學(xué)性能分析
    5.3 電冷聯(lián)供系統(tǒng)性能提升的研究
        5.3.1 空氣渦輪氣動(dòng)性能的提升
        5.3.2 電冷聯(lián)供系統(tǒng)冷能的提升
    5.4 電冷聯(lián)供系統(tǒng)功重比的估計(jì)
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3779696