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间冷回热航空发动机性能计算与分析 被引量:16
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作者 龚昊 王占学 +2 位作者 康涌 黄红超 李刚团 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1453-1461,共9页
在常规循环双轴分排大涵道比涡扇发动机模型基础上,通过引入间冷器、回热器和间冷涵道模型,发展了间冷回热航空发动机(IRA)性能模拟方法.编写了相应的性能计算程序,计算并分析了一种间冷涵道独立排气的IRA的高度速度特性和节流特性.... 在常规循环双轴分排大涵道比涡扇发动机模型基础上,通过引入间冷器、回热器和间冷涵道模型,发展了间冷回热航空发动机(IRA)性能模拟方法.编写了相应的性能计算程序,计算并分析了一种间冷涵道独立排气的IRA的高度速度特性和节流特性.计算表明:全包线内,回热器一直可以正常换热,IRA可以正常工作.不同工况下,IRA的净推力都接近或大于对照常规循环涡扇发动机,而耗油率较对照常规循环涡扇发动机降低9%-20%. 展开更多
关键词 间冷 回热 航空发动机 性能模拟 发动机特性
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间冷回热循环航空发动机参数匹配研究 被引量:13
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作者 龚昊 王占学 刘增文 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1809-1814,共6页
在常规大涵道比涡扇发动机热力循环基础上增加间冷过程和回热过程,发展了间冷回热循环航空发动机(IRA)的计算模型和相应的性能仿真程序.分析了采用间冷回热技术的分排大涵道比涡扇发动机的热力循环参数选择与匹配.结果表明:间冷度、回... 在常规大涵道比涡扇发动机热力循环基础上增加间冷过程和回热过程,发展了间冷回热循环航空发动机(IRA)的计算模型和相应的性能仿真程序.分析了采用间冷回热技术的分排大涵道比涡扇发动机的热力循环参数选择与匹配.结果表明:间冷度、回热度、外涵道间冷用气量、增压级和高压压气机压比分配、总增压比、涵道比等热力循环参数对IRA的性能有很大影响;合理应用间冷回热技术,并优化发动机热力循环参数匹配可以显著改善发动机的性能. 展开更多
关键词 间冷 回热 航空发动机 热力循环参数 匹配
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间冷回热航空发动机技术发展趋势分析 被引量:10
3
作者 王占学 龚昊 +1 位作者 刘增文 周莉 《航空发动机》 2013年第6期13-18,共6页
间冷回热航空发动机是最受到重视的新型循环发动机。详细分析了间冷回热航空发动机的研究背景和开展该类发动机研究的必要性,描述了间冷回热发动机的基本工作原理和典型的技术特征。在此基础上,结合间冷回热航空发动机的技术发展历程的... 间冷回热航空发动机是最受到重视的新型循环发动机。详细分析了间冷回热航空发动机的研究背景和开展该类发动机研究的必要性,描述了间冷回热发动机的基本工作原理和典型的技术特征。在此基础上,结合间冷回热航空发动机的技术发展历程的回顾,对其技术发展趋势和应用前景做出了预测。分析表明:间冷回热航空发动机以其低油耗的显著技术优势,将成为未来最有希望的"环境友好"民用航空发动机概念之一。 展开更多
关键词 间冷 回热 航空发动机 技术发展趋势
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Performance assessment of simple and modified cycle turboshaft gas turbines 被引量:4
4
作者 Barinyima Nkoi Pericles Pilidis Theoklis Nikolaidis 《Propulsion and Power Research》 SCIE 2013年第2期96-106,共11页
This paper focuses on investigations encompassing comparative assessment of gasturbine cycle options.More specifically,investigation was caried out of technical performanceof turboshaft engine cycles based on existing... This paper focuses on investigations encompassing comparative assessment of gasturbine cycle options.More specifically,investigation was caried out of technical performanceof turboshaft engine cycles based on existing simple cycle(SC)and its projected modifiedcycles for civil helicopter application.Technically,thermal efficiency,specific fuel consump-tion,and power output are of paramount importance to the overall performance of gas urbineengines.In course of carrying out this research,turbomatch software established at CranfieldUniversity based on gas turbine theory was applied to conduct simulation of a simple cycle(baseline)two-spool helicopter turboshaft engine model with free power turbine.Similarly,some modified gas urbine cycle configurations incoporating unconventional components,such as engine cycle with low pressure compressor(LPC)zero-staged,recuperated enginecycle,and intercooled/recuperated(ICR)engine cycle,were also simulated.In doing so,designpoint(DP)and off-design point(OD)performances of the engine models were established.Thepercentage changes in performance parameters of the modified cycle engines over the simplecycle were evaluated and it was found that to a large extent,the modified engine cycles withunconventional components exhibit better performances in terms of thermal efficiency andspecific fuel consumption than the traditional simple cycle engine.This research made use ofpublic domain open source references. 展开更多
关键词 Gas turbines Turboshaft Technical performance INTERCOOLED recuperated Low pressure compressor(LPC)zero-staged Simple cycle Comparative assessment
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涡轮引气对间冷回热涡扇发动机性能和排放的影响 被引量:4
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作者 龚昊 王占学 +2 位作者 周莉 张晓博 史经纬 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期659-662,共4页
通过引入涡轮冷却气流量预估模型和NO_x排放预估模型,进一步发展了间冷回热涡扇发动机计算模型和相应的仿真程序。数值分析了涡轮冷却用气引出位置和引气量对间冷回热涡扇发动机的性能和排放的影响。结果表明,从回热器冷端出口引气时,... 通过引入涡轮冷却气流量预估模型和NO_x排放预估模型,进一步发展了间冷回热涡扇发动机计算模型和相应的仿真程序。数值分析了涡轮冷却用气引出位置和引气量对间冷回热涡扇发动机的性能和排放的影响。结果表明,从回热器冷端出口引气时,耗油率低于从高压压气机出口引气的情况;涡轮冷却技术提高即冷却用气量减少对降低耗油率有益;从回热器冷端出口引气对减少巡航状态NO_x排放有益;对NO_x排放量影响最大的是燃烧室技术水平。 展开更多
关键词 间冷 回热 涡扇发动机 涡轮引气
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核心机派生间冷回热航空发动机热循环参数匹配研究 被引量:1
6
作者 郭鹏超 马朝 唐治虎 《航空科学技术》 2022年第3期17-23,共7页
间冷回热航空发动机作为一种新概念动力技术,可满足未来民用航空发动机对成本控制、环境友好性等方面的要求。以成熟的核心机为基础,在常规热力循环基础上增加间冷过程和回热过程,匹配低压系统派生间冷回热涡扇发动机,进行热力循环参数... 间冷回热航空发动机作为一种新概念动力技术,可满足未来民用航空发动机对成本控制、环境友好性等方面的要求。以成熟的核心机为基础,在常规热力循环基础上增加间冷过程和回热过程,匹配低压系统派生间冷回热涡扇发动机,进行热力循环参数选择与性能仿真分析。结果表明,派生的间冷回热航空发动机性能提升明显,与常规循环发动机相比,净推力增加14.85%,耗油率降低14.02%;风扇外涵压比、涵道比、增压机压比、间冷度、回热度、外涵间冷用气量等参数对IRA性能有很大影响,合理优化热力循环参数匹配可以显著改善发动机性能。研究结果为后续间冷回热航空发动机的方案论证与开展提供了参考。 展开更多
关键词 间冷 回热 航空发动机 核心机 派生 匹配
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间冷回热涡扇发动机的初步分析 被引量:2
7
作者 龚昊 王占学 +2 位作者 周莉 康涌 李刚团 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期975-979,共5页
通过引入间冷回热涡扇发动机各部件损的计算方法,进一步发展了间冷回热涡扇发动机计算模型和相应的仿真程序。对常规涡扇发动机和间冷回热涡扇发动机各部件的损进行了计算和对比,初步分析了间冷回热涡扇发动机的。结果表明,虽然... 通过引入间冷回热涡扇发动机各部件损的计算方法,进一步发展了间冷回热涡扇发动机计算模型和相应的仿真程序。对常规涡扇发动机和间冷回热涡扇发动机各部件的损进行了计算和对比,初步分析了间冷回热涡扇发动机的。结果表明,虽然间冷回热过程带来了新的损失,但显著减小了涡扇发动机高压涡轮和内涵排气流的炳损,提高了发动机的效率。 展开更多
关键词 间冷 回热 涡扇发动机 [火用]分析
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熔盐堆间冷回热式氦气轮机热力循环效率分析
8
作者 卢恒 邹杨 +3 位作者 郭燕雯 朱贵凤 赵恒 戴叶 《汽轮机技术》 北大核心 2022年第2期81-86,共6页
设计基于熔盐堆的间冷回热式氦气轮机循环系统并建立数学模型,介绍以布雷顿循环为原理的系统运行流程。使用控制变量法分析了关键因素:压缩机/透平效率、回热器性能、温比、低压压缩机入口压力对系统总效率的影响。分析结果表明:相较于... 设计基于熔盐堆的间冷回热式氦气轮机循环系统并建立数学模型,介绍以布雷顿循环为原理的系统运行流程。使用控制变量法分析了关键因素:压缩机/透平效率、回热器性能、温比、低压压缩机入口压力对系统总效率的影响。分析结果表明:相较于压缩机效率,同幅度的透平效率提升使系统总效率值更高;换热端差和流动阻力都为系统的循环带来了一定程度的负担;存在使系统效率值最大的温比;计算发现,在特定情况下,系统最高温度越高,系统效率越高。总结、量化了这些因素对系统效率的影响。 展开更多
关键词 熔盐堆 布雷顿循环 间冷 回热 氦气轮机
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中冷回热航空涡扇发动机热力循环初步分析 被引量:13
9
作者 曹梦源 唐海龙 陈敏 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2465-2470,共6页
中冷回热航空发动机是在常规发动机循环基础上加入了中冷和回热两个环节,有效利用了发动机排放的热量,提高了热效率,降低了耗油率,是新概念节能环保发动机.利用MATLAB平台,建立了基于部件特性的三轴分排涡扇中冷回热发动机总体性能仿真... 中冷回热航空发动机是在常规发动机循环基础上加入了中冷和回热两个环节,有效利用了发动机排放的热量,提高了热效率,降低了耗油率,是新概念节能环保发动机.利用MATLAB平台,建立了基于部件特性的三轴分排涡扇中冷回热发动机总体性能仿真模型.利用该模型对分排涡扇中冷回热发动机进行性能仿真计算和热力循环分析.计算结果表明:在相同的循环参数和单位推力水平下中冷回热航空涡扇发动机比常规循环涡扇发动机具有更低的耗油率. 展开更多
关键词 中冷回热航空发动机 涡扇发动机 热力循环 单位推力 单位耗油率
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双燃料燃气轮机喷嘴结构设计与数值模拟 被引量:11
10
作者 杨洪磊 郑洪涛 《热科学与技术》 CAS CSCD 2010年第3期262-269,共8页
针对化学回热循环燃气轮机燃烧室,设计了几种双燃料喷嘴的气体燃料流道结构,应用RNG(重整化群)k-ε双方程湍流模型、PDF燃烧模型以及SIMPLE算法,借助CFD技术对采用这几种不同喷嘴结构的燃烧室燃烧流场进行了数值模拟与对比分析。通过对... 针对化学回热循环燃气轮机燃烧室,设计了几种双燃料喷嘴的气体燃料流道结构,应用RNG(重整化群)k-ε双方程湍流模型、PDF燃烧模型以及SIMPLE算法,借助CFD技术对采用这几种不同喷嘴结构的燃烧室燃烧流场进行了数值模拟与对比分析。通过对这几种喷嘴结构模型的火焰长度、高温区的位置、壁面温度、出口温度场的均匀性等关键影响因素的对比分析表明:采用斜气孔气体燃料旋流双燃料喷嘴,可以在气体流道中产生预旋气流,使裂解气与空气能更好地进行掺混燃烧,同时避免了火焰烧到喷嘴和火焰筒壁面,出口温度场也更均匀。 展开更多
关键词 化学回热循环燃气轮机 燃烧室 双燃料喷嘴 数值模拟
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间冷回热燃气轮机发展现状 被引量:8
11
作者 张忠文 曲文浩 +1 位作者 郑培英 王媛媛 《航空发动机》 2010年第3期42-44,共3页
概述了国内外间冷回热燃气轮机的发展现状;结合国内情况,提出了发展大功率舰船用燃气轮机的建议。
关键词 间冷回热 舰船 燃气轮机 循环 间冷
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逆流板翅式换热器动态性能的建模与仿真 被引量:3
12
作者 金晓航 张方伟 刘永文 《能源技术》 2006年第3期96-98,共3页
对间冷回热燃气轮机关键部件逆流板翅式换热器进行了动态性能的仿真研究。在考虑气体工质压缩性的基础上,根据换热器内部冷、热流体的压力、流量和温度的变化和冷热流道间隔板的热平衡,建立了逆流板翅式换热器的动态数学模型,在EASY5平... 对间冷回热燃气轮机关键部件逆流板翅式换热器进行了动态性能的仿真研究。在考虑气体工质压缩性的基础上,根据换热器内部冷、热流体的压力、流量和温度的变化和冷热流道间隔板的热平衡,建立了逆流板翅式换热器的动态数学模型,在EASY5平台上搭建了逆流板翅式换热器的分布参数模型,并进行了动态的仿真试验计算。分析结果表明该逆流板翅式换热器模型较好地实现了对换热器内部流体流动和换热的模拟,可以作为部件模块,用来对间冷回热燃气轮机系统性能的仿真研究。 展开更多
关键词 间冷回热燃气轮机 板翅式换热器 动态 仿真
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间冷回热循环发动机回热器管路系统设计优化 被引量:5
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作者 娄德仓 冯松涛 康涌 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第1期47-52,40,共7页
结合Flowmaster软件平台建立回热器供/回气管路系统的流动传热性能仿真网络,利用Isight软件中近似模型方法建立回热器性能与供气管、主管及回流管径之间的响应函数关系。以各回热器模块的冷气流量等性能参数为目标,采用多种遗传优化算... 结合Flowmaster软件平台建立回热器供/回气管路系统的流动传热性能仿真网络,利用Isight软件中近似模型方法建立回热器性能与供气管、主管及回流管径之间的响应函数关系。以各回热器模块的冷气流量等性能参数为目标,采用多种遗传优化算法对回热器管路系统尺寸进行优化。结果表明,当供气管径为165 mm、主管管径为70 mm、回流管管径为162 mm时回热器换热量最大,此时管路系统质量为335.04 kg。考虑到在喷管内安装后各回热器模块燃气侧流量分配不均匀性的影响,总换热量及换热效率略有变化。 展开更多
关键词 航空发动机 间冷回热循环 回热器模块 供/回气管路系统 流动传热网络 多目标优化
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欧盟间冷回热循环燃气涡轮发动机发展综述 被引量:3
14
作者 沈虹 周军 +1 位作者 陈玉洁 李茜 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第1期10-13,共4页
作为一种新概念动力技术,间冷回热循环燃气涡轮发动机可满足未来推进装置对成本控制、环境友好性和燃料高效利用等方面的要求。概述了间冷回热发动机的结构特点和性能优势,并详细介绍了欧盟根据第5和第6框架协议所开展的间冷回热涡扇发... 作为一种新概念动力技术,间冷回热循环燃气涡轮发动机可满足未来推进装置对成本控制、环境友好性和燃料高效利用等方面的要求。概述了间冷回热发动机的结构特点和性能优势,并详细介绍了欧盟根据第5和第6框架协议所开展的间冷回热涡扇发动机研发工作及取得的成果。结合航空发动机的特点,指出研制和发展新型间冷回热航空发动机的关键,在于结构紧凑、换热效率高、质量轻的间冷器和回热器的创新设计,间冷回热循环在航空领域的应用还将面临一系列挑战。 展开更多
关键词 间冷回热 动力技术 航空发动机 燃气轮机 间冷器 回热器 欧盟
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CC型原表面换热器通道内流动与换热特性的数值研究 被引量:3
15
作者 朱晓华 娄德仓 童传琛 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第1期36-40,共5页
交错波纹板(CC)型换热器具有结构紧凑、换热效率高等特点,可满足间冷回热循环涡扇发动机对间冷器的要求。数值研究了CC型原表面通道内三维流动及换热特性,探究了上下波纹板交错角(θ)及雷诺数(Re)对流动损失的影响,表明阻力系数f随θ的... 交错波纹板(CC)型换热器具有结构紧凑、换热效率高等特点,可满足间冷回热循环涡扇发动机对间冷器的要求。数值研究了CC型原表面通道内三维流动及换热特性,探究了上下波纹板交错角(θ)及雷诺数(Re)对流动损失的影响,表明阻力系数f随θ的增大而增大。详细研究了θ为90°时波纹板通道流动损失及换热特性,表明努赛尔数(Nu)随Re的增大而增大。θ为90°时,f、Nu的数值计算结果与文献结果较为接近。 展开更多
关键词 间冷回热循环发动机 交错波纹板原表面 交错角度 损失系数 换热 数值计算
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间冷回热涡扇发动机回热器在喷管内的安装布局研究 被引量:3
16
作者 童传琛 娄德仓 朱晓华 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第1期41-46,35,共7页
通过引入多孔介质模型,建立了适用于复杂管束结构的CFD计算模型,并利用文献数据对其进行了校核。在此基础上,对安装回热器模块后的喷管流场进行数值仿真研究,得到燃气在喷管内的流动结构、压力损失及流量分配参数。基于Isight优化平台,... 通过引入多孔介质模型,建立了适用于复杂管束结构的CFD计算模型,并利用文献数据对其进行了校核。在此基础上,对安装回热器模块后的喷管流场进行数值仿真研究,得到燃气在喷管内的流动结构、压力损失及流量分配参数。基于Isight优化平台,在给定相同压力损失条件下,得到通过回热器最大总燃气流量下的安装方案,以及安装变量对优化目标函数的影响权重,可为回热器安装设计提供指导,并为进一步的全三维CFD研究提供理论支持。 展开更多
关键词 航空发动机 间冷回热循环 回热器 压力损失 多孔介质模型 优化安装设计 流量平衡
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大涵道比间冷回热涡扇发动机总体方案研究 被引量:3
17
作者 李刚团 黄莺 龚昊 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2016年第1期1-9,共9页
在分析间冷回热涡扇发动机工作机理的基础上,进行了大涵道比间冷回热涡扇发动机循环参数分析。以波音767-200ER量级飞机为装机对象,开展了间冷回热发动机方案研究。对比分析了间冷回热涡扇发动机与多种类型涡扇发动机的总体性能方案,并... 在分析间冷回热涡扇发动机工作机理的基础上,进行了大涵道比间冷回热涡扇发动机循环参数分析。以波音767-200ER量级飞机为装机对象,开展了间冷回热发动机方案研究。对比分析了间冷回热涡扇发动机与多种类型涡扇发动机的总体性能方案,并从发动机总体性能及特性的角度,比较分析了大涵道比涡扇发动机引入间冷回热技术所带来的收益。最后,提出了研制间冷回热涡扇发动机需突破的主要关键技术。 展开更多
关键词 航空发动机 间冷回热循环 总体性能 循环参数 关键技术
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舰用燃气轮机间冷回热改造计算研究 被引量:2
18
作者 吴丁毅 马明明 +1 位作者 马峰 刘振侠 《机械设计与制造》 北大核心 2007年第11期47-49,共3页
介绍了间冷回热技术提高舰用燃气轮机系统性能的原理。建立变比热循环计算模型,编制程序,计算简单循环舰用燃气轮机回热改造和间冷回热改造前后系统性能的变化,结果表明,采用间冷回热循环能够明显提高燃气轮机总体性能,为实际改造提供... 介绍了间冷回热技术提高舰用燃气轮机系统性能的原理。建立变比热循环计算模型,编制程序,计算简单循环舰用燃气轮机回热改造和间冷回热改造前后系统性能的变化,结果表明,采用间冷回热循环能够明显提高燃气轮机总体性能,为实际改造提供了有效的理论验证。 展开更多
关键词 燃气轮机 间冷回热循环 变比热 总体性能
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Advanced Cycles Large-Scale Aero-Derivative Gas Turbines: Performance Comparison
19
作者 Barinyima Nkoi Thank God Ebi Isaiah 《Journal of Power and Energy Engineering》 2016年第5期7-19,共13页
This paper aims at carrying out comparative performance analysis of simple and advanced cycles large-scale aero-derivative industrial gas turbines derived from aircraft turbofan engines. The investigation involves tec... This paper aims at carrying out comparative performance analysis of simple and advanced cycles large-scale aero-derivative industrial gas turbines derived from aircraft turbofan engines. The investigation involves technical performances of three large-scale aero-derivative engine cycles based on existing and projected cycles for applications in land based power generation and Combined-Heat-and-Power (CHP). Preliminary design and performance simulation were implemented of a simple cycle (baseline) three-spool 100 MW aero-derivative engine model, intercooled and intercooled/recuperated engine cycles of the same 100 MW nominal power rating. In the analysis, design point and off-design performances of the engine models were established. The results indicate that to a large extent, the advanced engine cycles showed superior performance in terms of thermal efficiency, and fuel flow. In numerical terms, thermal efficiencies of intercooled engine cycle, and intercooled/recuperated engine cycles, over the simple cycle at design point increased by 2.42% and 0.94% respectively, whereas heat rates of these cycles over simple cycle at design point decreased by 2.37% and 0.93% respectively. It is worthy of note that for large-scale aero-derivative gas turbines having power rating of 100 MW and above, intercooled cycle would consume less fuel than intercooled-recuperated and simple cycles. This finding would actually aid good choice of cycle option for large-scale aero-derivative gas turbine designers, manufacturers and users. 展开更多
关键词 Aero-Derivative-Gas-Turbines Thermal-Efficiency Intercooled-recuperated Fuel-Flow Heat-Rate
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间冷回热涡扇发动机热力学研究 被引量:3
20
作者 张琦 刘程远 +1 位作者 滕金芳 冯锦璋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期504-509,共6页
利用MATLAB平台,参考欧盟和NASA近期发表的研究计划,建立双轴分排涡扇间冷回热发动机性能仿真模型,研究间冷技术和回热技术对涡扇发动机性能的影响,并将其与常规布局发动机进行对比分析。结果表明,间冷器的加入会使得单位燃油消耗率(SFC... 利用MATLAB平台,参考欧盟和NASA近期发表的研究计划,建立双轴分排涡扇间冷回热发动机性能仿真模型,研究间冷技术和回热技术对涡扇发动机性能的影响,并将其与常规布局发动机进行对比分析。结果表明,间冷器的加入会使得单位燃油消耗率(SFC)上升但同时也会使得单位推力(Fs)增大;回热器的加入可以有效降低单位燃油消耗率,最大达28%,但同时使得单位推力下降;间冷回热的综合运用使得单位燃油消耗率进一步下降。对间冷回热发动机来说,总压比、涵道比以及回热器热效率是影响发动机SFC的主要因素,其中回热器热效率影响最大,最大可使得SFC下降32%。 展开更多
关键词 间冷回热涡扇发动机 热力学 模拟仿真 单位燃油消耗率
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