波转子增压技术数值模拟研究

1144766066 · 发表于 2022-4-28 21:38:20

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雅宝题库解析：
常规的气动涡轮发动机多是基于稳态或半稳态流动，现在不稳定流动和燃烧系统的潜能已被大家意识到，可以通过发展动力学不稳定过程和设计来提高推进系统的性能，波转子就是其中之一。波转子直接利用压力波实现不同能量密度气体之间压力交换，将其嵌入发动机中，可在不提高材料和冷却技术的前提下，大大提高发动机的效率和单位功率，从而减少燃油消耗和降低污染；但由于在理论和技术上仍存在一定的题目，很长时间以来，并没有得到广泛的应用。目前，随着数值和实验研究方法的进步，人们开始再次关注波转子性能优势，并且进行了系列的研究。本文通过对比激波管和简化的波转子一维模型，分析了波转子工作过程和实现的理论基础，总结了波转子内部波系与激波管的共同点和差别。本文在简化的波转子一维模型基础上，发展了波转子内部波系的设计方法，并且通过设计典型的通流四端口波转子和数值模拟验证该方法的可行性和不足之处。数值模拟结果表明，该一维设计方法能够准确计算波转子通道内激波膨胀波的传播时间，预测波转子端口开闭时间，但对于各个端口流量的预测存在较大误差。通过调整波转子各端口位置，实现了通流波转子四个端口的流量匹配。不同转速的数值模拟结果表明，LPA端口的是四个端口流量不匹配的重要原因，LPG端口关闭产生的反向传播的压缩波（激波）对LPA端口影响最大，而LPG端口打开时产生的膨胀波对LPA端口影响较小。本文通过研究在与以上通流波转子相同波转子增压比PWR=3.5的回流波转子，结果表明在波转子增压比PWR=3.5的情况下，无法消除燃气回流燃烧室。波转子增压比PWR=2.0、2.5的回流波转子研究表明，降低PWR，可以提高LPA端口流通能力，同时降低HPG端口的流通能力，实现四个端口的流量平衡以及消除燃气回流燃烧室。

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