用于超聲速飛行器的沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)超聲速飛行器在國(guó)防軍事領(lǐng)域的地位逐漸升高，對(duì)其進(jìn)行的研究也越來(lái)越受到重視。沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)由于重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、綜合效能高等優(yōu)點(diǎn)，成為為超聲速飛行器機(jī)載設(shè)備提供電功率的最佳選擇。本文采用數(shù)值模擬與試驗(yàn)手段相結(jié)合的方法進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)及核心部件優(yōu)化等研究。主要內(nèi)容如下：
　　1、本文首先完成系統(tǒng)的總體方案與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然后詳細(xì)闡述主要部件的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括發(fā)電機(jī)的磁路結(jié)構(gòu)、冷卻潤(rùn)滑裝置和主要?dú)鈩?dòng)部件，其中在氣動(dòng)部件設(shè)計(jì)中要考慮各

2、部件之間的匹配。設(shè)計(jì)的冷卻潤(rùn)滑裝置高效地解決了發(fā)電機(jī)的散熱以及軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題；設(shè)計(jì)的扇形節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)時(shí)間短、工作安全可靠。
　　2、采用CFD方法對(duì)各氣動(dòng)部件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，分析部件的流場(chǎng)情況，得到各部件的工作特性。然后將渦輪與蝸殼進(jìn)行CFD聯(lián)算，研究?jī)烧叩钠ヅ涮匦?；進(jìn)行渦輪與扇形節(jié)流裝置的數(shù)值模擬聯(lián)算，為控制策略的選擇提供參考。此外還針對(duì)扇形節(jié)流裝置進(jìn)行特定試驗(yàn)，并與數(shù)值模擬結(jié)果相對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)

3、確性。
　　3、對(duì)沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行冷態(tài)整機(jī)試驗(yàn)。搭建專門的試驗(yàn)臺(tái)架，制定詳備的試驗(yàn)和測(cè)量方案，檢測(cè)系統(tǒng)的振動(dòng)情況。試驗(yàn)得到系統(tǒng)在低負(fù)載狀態(tài)下的工作特性，驗(yàn)證了部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
　　4、對(duì)渦輪進(jìn)行優(yōu)化研究。在渦輪出口面積不變的情況下，分析了渦輪轉(zhuǎn)子子午面上下端壁的擴(kuò)張角組合變化對(duì)渦輪性能的影響，結(jié)果表明，不同的上下端壁擴(kuò)張角對(duì)渦輪導(dǎo)向器進(jìn)出口的靜壓分布、導(dǎo)向器喉道處的Ma分布、轉(zhuǎn)子的進(jìn)氣角以及設(shè)計(jì)點(diǎn)渦輪出口的激波強(qiáng)度都有一