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

1、近年來超聲速飛行器在國防軍事領(lǐng)域的地位逐漸升高，對其進行的研究也越來越受到重視。沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)由于重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、綜合效能高等優(yōu)點，成為為超聲速飛行器機載設(shè)備提供電功率的最佳選擇。本文采用數(shù)值模擬與試驗手段相結(jié)合的方法進行了系統(tǒng)設(shè)計及核心部件優(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。然后詳細(xì)闡述主要部件的設(shè)計過程，包括發(fā)電機的磁路結(jié)構(gòu)、冷卻潤滑裝置和主要氣動部件，其中在氣動部件設(shè)計中要考慮各

2、部件之間的匹配。設(shè)計的冷卻潤滑裝置高效地解決了發(fā)電機的散熱以及軸承的潤滑問題；設(shè)計的扇形節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)時間短、工作安全可靠。
　　2、采用CFD方法對各氣動部件進行數(shù)值模擬計算，分析部件的流場情況，得到各部件的工作特性。然后將渦輪與蝸殼進行CFD聯(lián)算，研究兩者的匹配特性；進行渦輪與扇形節(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。此外還針對扇形節(jié)流裝置進行特定試驗，并與數(shù)值模擬結(jié)果相對比，驗證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)

3、確性。
　　3、對沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)進行冷態(tài)整機試驗。搭建專門的試驗臺架，制定詳備的試驗和測量方案，檢測系統(tǒng)的振動情況。試驗得到系統(tǒng)在低負(fù)載狀態(tài)下的工作特性，驗證了部件的結(jié)構(gòu)強度。
　　4、對渦輪進行優(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張角組合變化對渦輪性能的影響，結(jié)果表明，不同的上下端壁擴張角對渦輪導(dǎo)向器進出口的靜壓分布、導(dǎo)向器喉道處的Ma分布、轉(zhuǎn)子的進氣角以及設(shè)計點渦輪出口的激波強度都有一