间冷回热新概念在航空发动机中的初步研究

【类型】学位论文

【作者】孙轶 

【关键词】 间冷回热循环 回热器 性能参数

【摘要】本文对间冷回热航空发动机的发展动态进行了详细的总结，并对回热器应用于航空发动机的思想进行了前期探索。揭示了间冷器和回热器可以在航空领域得到广泛应用的原因：中间冷却器用外涵空气作为冷源，旨在降低进入高压压气机的空气温度，高压压气机的压缩耗功因此而减少；同时高压压气机的出口温度降低，回热器两侧流体的温差增加，使回热器的效率得到了提高。在回热器中，压缩空气吸收了尾气中的热量，燃烧室需要加入的热量减少，降低了燃油的消耗。 由于国内没有将间冷回热应用在航空发动机上的相关研究，本文从国外间冷回热发动机的发展情况入手，从间冷回热循环在双转子航空发动机中可行性应用的理论分析，回热器应用于涡扇发动机的流场与分析，数值模拟和热交换器的设计三个方面介绍了硕士期间所要研究的内容，得出间冷回热航空发动机具有广阔的应用前景的结论。回热器是整个发动机中最重要的部分之一，因此针对回热器展开研究，分别应用到涡轴和涡扇两种发动机上，以涡扇发动机为入手点，编制了FORTRAN程序在起飞和巡航两种情况下，涡扇发动机采用间冷回热技术后的性能参数进行了计算，并与传统涡扇发动机对比，分析间冷回热航空发动机的可行性。然后，计算了涵道比、循环最高温度、总压比这三个参数不同的情况下，发动机耗油率和单位推力的变化曲线。在涡轴发动机上注重回热器的应用性能，根据某型发动机具体尺寸，采用经典的换热器设计理论，设计出具体的回热式涡轴发动机上的回热器。在回热器管道截面选取方面，本文对圆形和椭圆形两种截面的热交换器管道进行数值模拟，给出最后的选择方案以及回热器在涡轴发动机上的布局和连接管道的CAD图纸。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】刘友宏

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