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微型旋转冲压发动机设计与分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:《机械工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TG156[金属学及工艺—热处理;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安710049
  • 相关基金:科技部国际合作(2006DFA73620)和国家高技术研究发展计划(863计划,2007AA042334)资助项目.
中文摘要:

针对微型动力机电系统(Power micro electromechanical systems,PowerMEMS)研究中出现的发动机结构匮乏问题,引入旋转冲压概念,提出微型旋转冲压发动机方案;通过对MIT微型涡轮发动机结构与原理分析,提出离心旋转冲压发动机与向心旋转冲压式发动机结构。通过对半径为5mm的冲压转子内部气流的冷态模拟计算表明,向心旋转冲压转子在边缘线速度510m/s情况下,最大可以实现3.6MPa左右的冲压能力,初步达到冲压发动机运转要求。此时其切向喷口的气流相对速度约为630m/s,满足微型发动机轴功率的输出要求。流体速度场模拟结果表明,转子内部的气流相对速度小于60m/s,轴向速度为几米到十几米每秒,有利于组织燃烧与保证驻留时间。最后阐明了转子圆周速度,燃气最高温度,转子尺寸对发动机性能的综合影响规律。

英文摘要:

In view of the scarcity of engine structure in the power micro electromechanical systems (Power MEMS), an assumption of micro rotation stamping engine is presented according to the concept of rotating ramjet. The structure and principle of micro turbine engine developed by MIT are analyzed and the structures of centrifugal and centripetal rotating ramjets are put forward. By the cold-state simulation and computation of non-reactive flow field in the rotor with a radius of 5 mm, the max pressure in the centripetal rotating ramjet rotor is about 3.6 MPa at the edge speed of 510 m/s. And it can preliminarily meet the running requirement of ramjet. The relative speed of airflow of tangential nozzle is about 630 m/s and can meet the requirement of output power of the engine. The speed distribution of non-reactive flow shows that the relative speed of airflow in the rotor is lower than 60 m/s and the axial velocity can be from several to a dozen of meters per second. And it is good for combustion optimization and for ensuring the residence time of fuel. Finally, the comprehensive influences of circumferential velocity, peak gas temperature and rotor dimensions on the rotating ramjet engine performance are discussed.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
  • 邮编:100037
  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
  • 电话:010-88379907
  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:58603