斯特林发动机喷雾特性试验研究

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航空发动机典型径向预旋喷嘴流量特性试验研究

作者：邓维

来源：《科学导报·学术》2020年第16期 龙源期刊网 龙源期刊网

摘 ;要：本文对航空发动机典型的叶片式径向预旋喷嘴的流量特性进行了试验研究，获得了该喷嘴的总压损失和换算流量随压比的变化关系，并分析得到了不同压比下喷嘴的流量系数。研究结果表明，喷嘴的总压损失随着压比的增大而增大;在一定范围内喷嘴的换算流量随着压比的增大而不断增加，当达到临界状态后，喷嘴的流量系数趋于稳定。

关键词：径向;预旋;喷嘴;试验研究 龙源期刊网

对于目前的航空发动机涡轮冷却系统而言，为了提升其冷却效果，通常采用进气预旋的方式。国内外许多学者对预旋系统内的流动和换热做了大量研究。Meierhofer和Franklin[1]最早测量了预旋系统中预旋对接收孔内冷气温度的影响;胡伟学[2]、郑庆[3]等分别采用数值分析和试验方法分析了不同径气角度对预旋特性的影响。但国内外对预旋系统的试验研究中通常会对实际结构进行很大程度的简化，虽然这样做使得研究结果的通用性增强，但这是以牺牲专用性为代价的。本文对一个典型的叶片式预旋系统进行了试验研究，获得了压比对喷嘴进出口总压损失和流量特性的影响以及不同压比下喷嘴的流量系数。

1 试验系统介绍

1.1 试验装置

为了对预旋喷嘴的进口气流条件进行模拟以及对其流通流量和进、出口压力参数进行监测，本试验设计了一套试验装置，其简化示意图如图1所示。

1.2 试验件

本试验所采用的预旋喷嘴为径向叶片式喷嘴，叶片数量为18个，喉部面积为19.38mm2，整个喷嘴的流通面积为348.84mm2。

1.3 试验状态

在典型的发动机空气系统中，预旋喷嘴的进口高压冷气一般在400℃以上，而温度因素对预旋喷嘴的流通能力和总压损失影响相对较小，因此为了降低试验难度，试验选在常温状态下进行。为了更好的将试验结果与真实发动机状态下喷嘴的流量特性进行对比，需要将流量换算成标准状态下的流量即换算流量，其定义如式（1）。

２００６年第５期　总第１５３期　低　温　工　程　

ＣＲＹＯＧＥＮＩＣＳ　ＮＯ．５　２００６　Ｓｕｍ　ＮＯ．１５３　

热声斯特林发动机热动力学特性的ＣＦＤ研究　

第二部分：热声转换特性及热声声流的研究　

余国瑶　罗二仓　戴巍　胡剑英　吴张华　

（　中国科学院理化技术研究所北京　１０００８０）　

（　中国科学院研究生院北京１０００３９）　

摘要：研究了热声斯特林发动机的声场特性和热力特性，计算了波动压力和体积流率振幅及两　

者的相位差、截面平均温度以及声功流在系统内的沿程分布，与实验及预期的趋势相符合。对热声斯　

特林发动机内部的Ｇｅｄｅｏｎ声直流进行了研究。通过监测系统内截面的质量流率周期分布特性观测　

到Ｇｅｄｅｏｎ直流的存在，计算了直流量的大小及在系统内的分布特性，并采用风扇模型抑制了直流，给　

出了直流抑制过程中的系统性能变化。进一步验证了ＣＦＤ研究的有效性。　

关键词：热声斯特林发动机　热声转换特性　热声声流　

中图分类号：ＴＢ６５１，ＴＢ６６３　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００－６５１６（２００６）０５　０１１４３６　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　

ｔｈｅｒｍｏａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｓｔｉｒｌｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｅｎｇｉｎｅｓ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＣＦＤ　

Ｐａｒｔ　Ｔｗｏ：Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｆｒｏｍ　

ｈｅａｔ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｏ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　Ｇｅｄｅｏｎ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｓｔｒｅａｍ　

Ｙｕ　Ｇｕｏｙａｏ　，　Ｌｕｏ　Ｅｒｃａｎｇ　Ｄａｉ　Ｗｅｉ　Ｈｕ　Ｊｉａｎｙｉｎｇ　・　Ｗｕ　Ｚｈａｎｇｈｕａ　’　

（　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８０，Ｃｈｉｎａ）　（　Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３９，Ｃｈｉｎａ）　

100W自由活塞斯特林发动机理论分析和实验测试的开题报告

1. 研究背景

随着能源消耗和环境污染问题的加剧，对高效节能的热机设备的需求越来越大。自由活塞斯特林发动机作为一种新型热机装置，具有高效节能、低污染等优点，因此引起了人们的广泛关注和研究。

2. 研究目的

本研究旨在对100W自由活塞斯特林发动机进行理论分析和实验测试，探究其工作原理、性能特点和优化方案，为进一步提高自由活塞斯特林发动机的性能提供理论和实验基础。

3. 研究方法

本研究将采用以下研究方法：

（1） 理论分析：根据自由活塞斯特林发动机的基本原理和工作过程推导出其性能方程和能量平衡方程，分析其性能特点和优化方案。

（2） 实验测试：搭建100W自由活塞斯特林发动机实验平台，进行性能测试和优化实验，测量其热效率、功率输出和排放等指标，并与理论计算结果进行比较和分析。

4. 研究内容

本研究将重点研究以下内容：

（1） 自由活塞斯特林发动机的工作原理和性能特点；

（2） 100W自由活塞斯特林发动机的设计参数和构造方案；

（3） 自由活塞斯特林发动机的理论分析，包括性能方程和能量平衡方程的推导与分析； （4） 自由活塞斯特林发动机的实验测试与优化研究，包括热效率和功率输出等指标的测试和优化实验；

（5） 自由活塞斯特林发动机的性能分析和优化设计。

5. 研究意义

本研究的意义在于：

（1） 探究自由活塞斯特林发动机的工作原理和性能特点，为其改进和优化提供理论基础；

（2） 对100W自由活塞斯特林发动机进行实验测试和优化研究，为进一步提高其性能提供实验基础；

（3） 推广并应用自由活塞斯特林发动机，提高其在工业生产和环保领域的应用价值。

湖南大学先进动力总成技术研究中心

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文档编号 SY016

版 本 V01

发布日期 2011-8-1

喷油器喷雾特性试验规范

编制： 日期：

校对： 日期：

审核： 日期：

批准： 日期：

湖南大学先进动力总成技术研究中心

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目 录

1 目的 ......................................................................................................................... 3

2 试验条件 ................................................................................................................. 3

3 试验方法 ................................................................................................................. 3

3.1 静态流量试验 ................................................................................................ 3

3.2 喷孔直径测试 ................................................................................................ 3

3.3 喷雾贯穿距离和喷雾锥角 ............................................................................ 3