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动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统研究

作　者: 邓瑾智
导　师: 刘卫华
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 人机与环境工程
关键词: 吊舱空气循环制冷系统动力涡轮效率预冷器飞行剖面
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

电子设备吊舱得到越来越多的重视,为保障其可靠工作,必须装备独立的环境控制系统。吊舱环控系统不仅要求可靠性高,而且受到载机电源紧张和吊舱本身体积、质量等方面的限制。随着设备热载荷进一步增加,对吊舱环控系统还将提出更高的要求。鉴于现有吊舱环控系统尚不能完全满足各方面要求的现状,我们提出了一种新的电子设备吊舱冷却系统方案,即:动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统方案。本文主要针对该系统方案展开了相关研究。基于典型飞行剖面,论文首先建立了系统各附件(包括空气进气口、涡轮、压气机、换热器等)的数学模型,并确定了设计状态点;其次,论文对系统进行了设计计算,分析了在不同自由参数(包括高度、马赫数、引气流量等)下性能的变化关系,研究了系统附件效率对系统性能的影响;再次,论文考虑冷量的回收,提出了一种新的带预冷器的动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统,并对其进行了设计计算和代偿损失计算,分析了在不同自由参数下性能的变化关系,得出了其适用范围;同时,还选择合适的目标函数对系统进行了优化设计;最后,制订了系统实验研究规划。研究结果表明:1.动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统结构简单,可靠性高,可以获得更大的制冷量,能够满足电子设备热载荷不断增大的要求;2.随着高度、马赫数和涡轮引气流量的增大,系统制冷量都有不同幅度的提高;3.系统附件中冷却涡轮的效率对系统性能影响最大;4.带预冷器的动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统可进一步提高系统制冷量,适用于大制冷量和高马赫数的飞行工况;5.随着高度的增加,带预冷器的动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统的制冷量小幅减少,随着马赫数和涡轮引气流量的增大,系统制冷量有不同幅度的提高;6.在设计状态点可实现系统的优化设计。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-19
  1.1 研究背景  13
  1.2 国内外研究现状  13-17
  1.3 本文主要工作  17-19
第二章系统附件的性能分析  19-34
  2.1 空气进气口  19-23
    2.1.1 空气进气口简介  19-20
    2.1.2 漏斗形进气口的性能参数计算  20-23
  2.2 涡轮  23-27
    2.2.1 涡轮简介  23-24
    2.2.2 向心涡轮的性能参数计算  24-25
    2.2.3 涡轮的通用特性  25-27
  2.3 压气机  27-29
    2.3.1 压气机简介  27-28
    2.3.2 离心压气机的性能参数计算  28
    2.3.3 压气机的通用特性  28-29
  2.4 热交换器  29-34
    2.4.1 热交换器简介  29-31
    2.4.2 热交换器的性能参数计算  31-32
    2.4.3 热交换器的尺寸与质量计算  32-34
第三章系统的设计计算  34-50
  3.1 飞行剖面  34
    3.1.1 飞行剖面计算的意义  34
    3.1.2 典型飞行剖面  34
  3.2 系统原理和工作过程  34-35
  3.3 系统的设计计算  35-43
    3.3.1 设计状态点的确定  36-38
    3.3.2 计算过程中各点参数的处理  38-40
    3.3.3 设计计算步骤和流程图  40-43
  3.4 设计计算结果及分析  43-46
    3.4.1 设计计算结果  43-45
    3.4.2 计算结果分析  45-46
  3.5 附件效率对系统性能的影响  46-50
    3.5.1 附件效率  46
    3.5.2 系统性能  46
    3.5.3 计算结果及分析  46-50
第四章带预冷器的动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统  50-62
  4.1 系统原理和工作过程  50-51
  4.2 系统的设计计算  51-54
    4.2.1 计算过程中各点参数的处理  51-53
    4.2.2 设计计算步骤和流程图  53-54
  4.3 系统的性能代偿损失计算  54-55
  4.4 计算结果及分析  55-62
    4.4.1 设计计算结果  55-61
    4.4.2 计算结果分析  61-62
第五章系统的优化设计  62-65
  5.1 目标函数的确定  62
  5.2 系统的优化设计  62-63
    5.2.1 目标函数的计算  62-63
    5.2.2 优化设计计算步骤和流程图  63
  5.3 优化设计计算结果及分析  63-65
    5.3.1 优化设计计算结果  63-64
    5.3.2 计算结果分析  64-65
第六章系统实验研究  65-67
  6.1 实验目的和内容  65
    6.1.1 实验目的  65
    6.1.2 实验内容  65
  6.2 实验原理和设备  65-66
    6.2.1 实验原理  65-66
    6.2.2 实验设备  66
  6.3 实验步骤  66-67
第七章结论及展望  67-69
  7.1 结论  67-68
  7.2 展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
在学期间的研究成果及发表的学术论文  73

动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统研究

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