工程热物理学报2024,Vol.45Issue(9) :2631-2639.

基于非平衡相变的超临界二氧化碳离心压缩机气动性能分析

Aerodynamic Performance Analysis of Supercritical Carbon Dioxide Centrifugal Compressor Based on Non-equilibrium Phase Transition

黄哲 杨雯 梁铁波 沈昕 欧阳华 杜朝辉
工程热物理学报2024,Vol.45Issue(9) :2631-2639.

基于非平衡相变的超临界二氧化碳离心压缩机气动性能分析

Aerodynamic Performance Analysis of Supercritical Carbon Dioxide Centrifugal Compressor Based on Non-equilibrium Phase Transition

黄哲 1杨雯 2梁铁波 2沈昕 3欧阳华 3杜朝辉3
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作者信息

  • 1. 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
  • 2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室,成都 610213
  • 3. 上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240;上海非碳基能源转换与利用研究院,上海 200240
  • 折叠

摘要

作为超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环的核心动力部件,准确分析近临界工况下压缩机的气动热力性能及损失特性对循环的高效运行至关重要.SCO2压缩机在近临界点工作时易发生凝结,且凝结过程具有非平衡性,因此本文建立了基于欧拉-欧拉源项的SCO2非平衡冷凝模型,并与平衡冷模型对比,评估了非平衡冷凝过程对SCO2离心压缩机气动热力性能的影响.结果表明,非平衡冷凝模型对压缩机效率预测的结果更加准确;此外,非平衡的冷凝过程将导致压缩机的实际进口流量增加并使压缩机更快到达近喘振工况.

Abstract

As the core power component of the supercritical carbon dioxide(SCO2)Brayton cycle,accurate analysis of the aerodynamic thermodynamic performance and loss characteristics of the compressor under near-critical conditions is crucial for the efficient operation of the cycle.The com-pressor is prone to condensation when working near the critical point,and the condensation process is non-equilibrium.In this paper,an SCO2 non-equilibrium condensation model based on the Euler-Euler source term is established and compared with the equilibrium condensation model to evaluate the impact of the non-equilibrium condensation process on the aero-thermodynamic performance of the SCO2 centrifugal compressor.The results show that the non-equilibrium condensation model is more accurate in predicting efficiency,and non-equilibrium condensation will cause the compressor to enchance the inlet flowrate and enter near-surge conditions faster.

关键词

超临界二氧化碳/离心压缩机/非平衡相变/数值分析/气动性能

Key words

supercritical carbon dioxide/centrifugal compressor/non-equilibrium phase transition/numerical analysis/aerodynamic performance

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基金项目

上海市Ⅳ类高峰学科资助()

出版年

2024
工程热物理学报
中国工程热物理学会 中国科学院工程热物理研究所

工程热物理学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.4
ISSN:0253-231X
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