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自适应循环发动机典型工况不同工作模式性能对比研究

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工程热物理学报 2022年第7期43卷 1743-1750页

作者：郑俊超唐海龙陈敏张扬军诸葛伟林清华大学车辆与运载学院北京100084 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

自适应循环发动机作为里程碑式变循环构型引入诸多新颖部件而实现“大幅度变循环特征”设计宗旨,可适应更宽速域和更广空域以满足未来飞行器更为苛刻的性能需求,但这也导致其不同工况可调参数控制规律更加复杂。本文以简化改善自适应循... 详细信息

自适应循环发动机作为里程碑式变循环构型引入诸多新颖部件而实现“大幅度变循环特征”设计宗旨,可适应更宽速域和更广空域以满足未来飞行器更为苛刻的性能需求,但这也导致其不同工况可调参数控制规律更加复杂。本文以简化改善自适应循环发动机控制规律设计为目的,基于建立自适应循环发动机性能模型,对比分析典型工况不同工作模式性能差异,给出地面、亚声及超声巡航模式使用方案。本研究可提供典型工况模式选取依据,明确不同模式可调几何约束,促使自适应循环发动机控制参数大范围寻优难题分层拆解为工作模式选取及可调参数优化。

关键词：自适应循环发动机变循环发动机控制规律工作模式性能模型

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超临界二氧化碳离心压缩机流动特性研究进展

清华大学学报（自然科学版） 2023年第11期63卷 1791-1807页

作者：杨子木江泓升诸葛伟林钱煜平张扬军清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))Brayton循环是中温高压循环,采用该循环可回收利用燃气涡轮和内燃机等交通动力系统的高温排气能量,从而提高动力系统效率。压缩机高效稳定运行对S-CO_(2)Brayton循环的循环性能... 详细信息

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))Brayton循环是中温高压循环,采用该循环可回收利用燃气涡轮和内燃机等交通动力系统的高温排气能量,从而提高动力系统效率。压缩机高效稳定运行对S-CO_(2)Brayton循环的循环性能起到至关重要的作用。该文从实验、一维流动分析、三维流动特性和流动控制4个方面综述了S-CO_(2)离心压缩机流动特性的研究进展,重点阐述了关于工质临界点附近的剧烈物性变化对压缩机内部流动带来的问题及其研究内容,同时总结了S-CO_(2)离心压缩机流动特性的相关研究,并提出未来S-CO_(2)离心压缩机流动特性的研究重点。

关键词： S-CO_(2)离心压缩机一维流动三维流动特性流动控制临界点

二次流对SOFC燃料电池电化学反应的影响机理研究

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工程热物理学报 2022年第11期43卷 3029-3040页

作者：赵秉国曾泽智郝长坤钱煜平诸葛伟林张扬军清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

功率密度低是制约固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)广泛应用的瓶颈问题之一,SOFC流道内的二次流特性对其功率密度有重要影响。本文建立了考虑二次流效应的SOFC多场耦合模型,模拟了二次流对SOFC多孔电极内燃料各组分浓度... 详细信息

功率密度低是制约固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)广泛应用的瓶颈问题之一,SOFC流道内的二次流特性对其功率密度有重要影响。本文建立了考虑二次流效应的SOFC多场耦合模型,模拟了二次流对SOFC多孔电极内燃料各组分浓度分布、电流密度分布和压降损失的影响,提出了表征二次流传质特性的多孔电极表面速度旋度及佩克莱数。研究结果表明:二次流形成垂直于多孔电极表面的速度,使进入多孔电极的燃料量显著增加,促进了多孔电极内的重整反应与电化学反应。在SOFC多孔电极表面平均佩克莱数达到0.0145时,燃料中甲烷重整率为72.3%,功率密度可提升23.8%。

关键词：固体氧化物燃料电池阳极流道扰流元件二次流功率密度

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阵列涡齿氢气循环泵的设计与性能分析

汽车安全与节能学报 2022年第4期13卷 760-769页

作者：王瀚宋盼盼魏名山鲁振博李建威诸葛伟林张扬军北京理工大学机械与车辆学院北京100081 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为满足燃料电池供氢系统的涡旋式氢气循环泵(HRP)紧凑化与大排量设计需求,提出了基于齿端非对称单圆弧修正的阵列涡齿结构设计方案,并对双齿与三齿涡旋氢气泵进行参数设计与建模。采用二维计算流体力学(CFD)重叠网格方法,分析了转速与... 详细信息

为满足燃料电池供氢系统的涡旋式氢气循环泵(HRP)紧凑化与大排量设计需求,提出了基于齿端非对称单圆弧修正的阵列涡齿结构设计方案,并对双齿与三齿涡旋氢气泵进行参数设计与建模。采用二维计算流体力学(CFD)重叠网格方法,分析了转速与压升对双齿氢气泵性能的影响,并比较了双齿与三齿氢气泵性能差异。结果表明:三齿氢气泵压力温度均匀性较好。随着转速提高或压升降低,双齿和三齿氢气循环泵性能均有所提高,当设计转速下的压升从20 kPa增至100 kPa时,效率下降约30%和40%,切向泄漏与排气回流对氢气泵性能的影响较大。在既定排量及体积下,双齿氢气泵性能优于三齿,效率差异最大约19%。

关键词：燃料电池供氢系统涡旋氢气循环泵(HRP) 阵列涡齿重叠网格气动性能

脉冲来流下蜗壳几何参数对涡轮流动特性的影响

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车用发动机 2023年第5期 9-16页

作者：黄磊赵荣超诸葛伟林丁占铭张扬军华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 中国北方发动机研究所柴油机增压技术重点实验室天津300406

为了探明脉冲来流下蜗壳详细设计参数对转子进口流动时空变化及气动性能影响机理,提高涡轮效率,采用三维非定常数值模拟方法,研究了蜗壳出口半径、蜗壳截面形状和进口导管角对涡轮流动特性的影响。结果表明:蜗壳出口半径增大,可以有效... 详细信息

为了探明脉冲来流下蜗壳详细设计参数对转子进口流动时空变化及气动性能影响机理,提高涡轮效率,采用三维非定常数值模拟方法,研究了蜗壳出口半径、蜗壳截面形状和进口导管角对涡轮流动特性的影响。结果表明:蜗壳出口半径增大,可以有效抑制蜗舌引起的周向畸变,在脉冲波峰时刻降低蜗舌附近叶片吸力面熵产率,在脉冲波谷时刻降低叶片压力面熵产率,可提高涡轮气动性能;梨形截面蜗壳优于圆形截面蜗壳,降低了蜗舌处熵产率;进口导管角主要影响蜗舌处的气体流动,导管角增大使蜗舌处流动畸变增强,并使得蜗壳等效A/R值增大,质量流量(MFP)增加。

关键词：脉冲来流径流式涡轮蜗壳流动特性熵产率

电动汽车CO_(2)空调涡旋压缩机变工况工作特性

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汽车安全与节能学报 2023年第4期14卷 488-495页

作者：安钟衍宋盼盼鲁振博郑思宇魏名山诸葛伟林张扬军北京理工大学机械与车辆学院北京100081 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为了提升电动汽车续航里程,研究了CO_(2)空调系统变工况运行性能及涡旋压缩机工作特性。构建了耦合涡旋压缩机一维通流模型的跨临界CO_(2)空调系统的性能预测模型,并利用试验数据校核了模型有效性。对比了压缩机简单模型与通流模型变工... 详细信息

为了提升电动汽车续航里程,研究了CO_(2)空调系统变工况运行性能及涡旋压缩机工作特性。构建了耦合涡旋压缩机一维通流模型的跨临界CO_(2)空调系统的性能预测模型,并利用试验数据校核了模型有效性。对比了压缩机简单模型与通流模型变工况条件下对系统性能预测的差异,分析了涡旋压缩机吸气预压缩及排气非对称流动的变化规律。结果表明:变工况工作条件下,用恒定效率的压缩机简单模型所预测的系统工作特性指数(系统制冷量与压缩机功耗之比),比用一维通流模型,最多高20%;压缩机吸气真空度是影响吸气预压缩程度的主要因素,压缩机转速从2500 r/min增至6000 r/min,吸气预压缩程度增加1.92%,容积效率提高4.72%;排气口通流面积变化主导排气腔压力非对称分布,减小压缩机排气腔压力非对称度,有利于提高压缩机等熵效率。

关键词：电动汽车续航里程二氧化碳空调涡旋压缩机工作特性通流模型

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气动塞式喷管的流场数值模拟和设计参数探讨

航空动力学报 2002年第2期17卷 150-154页

作者：郑孟伟张扬军诸葛伟林张宝宁刘宇朱森元清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 北京航空航天大学宇航学院北京100083 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对气动塞式喷管流场中存在的激波、激波与附面层相互作用、大尺度分离流动等复杂的物理现象 ,本文采用扩展的压强校正法求解用紊流模型封闭的可压缩湍流平均 N-S方程组 ,利用交错网格系统抹平迭代过程中的数值振荡 ,并通过高分辨率的 ... 详细信息

针对气动塞式喷管流场中存在的激波、激波与附面层相互作用、大尺度分离流动等复杂的物理现象 ,本文采用扩展的压强校正法求解用紊流模型封闭的可压缩湍流平均 N-S方程组 ,利用交错网格系统抹平迭代过程中的数值振荡 ,并通过高分辨率的 TVD格式进一步改善压强校正法的激波捕获效果 ,对气动塞式喷管的流场进行了详细的数值模拟。并进一步探讨了喷管倾角、塞锥长度和二次流流量比对喷管流场结构和性能的影响。

关键词：气动塞式喷管流场结构设计参数数值模拟火箭发动机

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质子交换膜燃料电池三维气液两相流数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2006年第2期46卷 252-256页

作者：诸葛伟林张扬军明平文劳星胜陈潇清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 中国科学院大连化学物理研究所大连116023

质子交换膜燃料电池液态水的生成和传输过程研究,是进行电池水管理的关键。该文基于多相混合流理论,建立了质子交换膜燃料电池三维气液两相流动与传热的数学模型。该模型不仅能模拟燃料电池内部反应气的流动、扩散和化学反应过程,还能... 详细信息

质子交换膜燃料电池液态水的生成和传输过程研究,是进行电池水管理的关键。该文基于多相混合流理论,建立了质子交换膜燃料电池三维气液两相流动与传热的数学模型。该模型不仅能模拟燃料电池内部反应气的流动、扩散和化学反应过程,还能模拟液态水的传输和相变过程。应用该模型模拟了电池内液态水的分布及其对燃料电池性能的影响,结果表明液态水主要分布在阴极侧,在大电流密度下,液态水阻碍了氧的扩散过程,导致电池性能下降。模拟结果与实验结果吻合较好。

关键词：车辆供电设备质子交换膜燃料电池水管理气液两相流数值模拟

基于热管技术的动力电池热管理系统研究现状及展望

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科学通报 2019年第7期64卷 682-693页

作者：丹聃姚程宁张扬军钱煜平诸葛伟林清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

电池热管理是发展高性能动力电池系统的关键技术之一,也是工程热物理领域研究前沿和热点.本文介绍锂离子动力电池热特性,阐述热管理对动力电池的重要性.介绍动力电池热管理主要技术手段,重点介绍热管技术应用于电池热管理的研究现状,从... 详细信息

电池热管理是发展高性能动力电池系统的关键技术之一,也是工程热物理领域研究前沿和热点.本文介绍锂离子动力电池热特性,阐述热管理对动力电池的重要性.介绍动力电池热管理主要技术手段,重点介绍热管技术应用于电池热管理的研究现状,从电池运行工况对系统传热的影响研究、热管传热特性分析与设计、热管理系统散热结构设计与传热分析及采用热管的电池加热研究4个方面阐述当前基于热管技术的电池热管理研究现状.最后,总结当前研究存在的不足及需要突破的关键问题,以期促进先进动力电池热管理系统开发.

关键词：锂离子电池热管理热管强化传热低温加热