综述:径向流波转子技术研究进展综述

【字体: 时间:2025年07月10日 来源:Chemical Engineering & Technology 1.6

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  (编辑推荐)本文系统综述了径向流波转子(Radial-Flow Wave Rotor)技术的最新进展,重点分析了其在提升推进系统热循环效率方面的优势,涵盖径向流波转子燃烧室和超微型燃气轮机顶循环(Top-Cycle)的设计原理与研究现状,为这一新兴领域的技术攻关提供方向指引。

  

Abstract
径向流波转子增压技术(Radial-Flow Wave Rotor Boosting)作为提升推进系统热循环效率的创新方案,近年来受到广泛关注。该技术通过独特的压力波传递机制实现能量转换,较传统轴向流波转子具有更紧凑的结构优势。

技术特性与原理
径向流波转子燃烧室(Radial-Flow Wave Rotor Combustor)采用离心式流道设计,利用激波-火焰相互作用实现高效燃烧。其核心在于控制压力波相位匹配,使燃烧产物膨胀功直接作用于转子叶片。超微型燃气轮机顶循环(Top-Cycle UMGT)则通过集成波转子与涡轮部件,将理论热效率提升至Brayton循环的1.3倍。

研究进展
当前研究主要聚焦于三维非定常流场仿真和转子动力学分析。实验数据显示,在转速15,000 rpm工况下,转子等熵效率可达78%,但存在明显的端部泄漏损失。值得注意的是,波转子与燃烧室的耦合仍面临压力振荡(Pressure Oscillation>105 Pa)导致的火焰不稳定问题。

挑战与展望
该技术尚处发展初期,面临三大瓶颈:

  1. 基础理论体系未完善,缺乏普适性设计准则
  2. 实验数据样本不足,特别是高温(>1,500oC)工况下的材料性能数据
  3. 工程应用案例稀缺,需开展更多台架试验

未来研究应重点关注多物理场耦合建模方法和新型耐高温陶瓷基复合材料(CMC)转子的开发,以推动该技术走向实际应用。

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