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![arXiv:1808.07478v1 [physics.comp-ph] 2018 年 8 月 22 日](/simg/3\31b559ea7e16b975d42434e32673aee842b0ea1f.webp)
arXiv:1808.07478v1 [physics.comp-ph] 2018 年 8 月 22 日
数值模拟在现代燃烧系统的设计中发挥了至关重要的作用。在过去的二十年中，研究的重点是开发大涡模拟 (LES) 方法，该方法利用计算能力的大幅提升来显著提高预测精度。即使超级计算能力有望提升，LES 在设计中的应用仍受到高计算成本的限制。此外，为了帮助决策，必须增强此类 LES 计算以估计模拟组件中潜在的不确定性。与此同时，制造或使用燃烧设备的行业也发生了其他变化。虽然效率和减排仍然是主要的设计目标，但通过优化维护和维修来降低运营成本正成为企业的一个重要部分。燃烧室的数字化有助于实现后者，它允许从一系列设备上的大量传感器收集和存储运行数据。此外，包括燃烧系统上的低功耗硬件在内的多个计算级别也正在变得可用。如果有适当的数值工具可用，如此大的数据集将为设计和维护创造独特的机会。由于 LES 利用超级计算彻底改变了计算引导设计，因此需要新一代数值方法来利用如此大量的数据和计算硬件的多样性。本文回顾了这种异构数据驱动环境的新兴计算方法。有案例表明，在这个领域存在基于物理的燃烧建模的新但非常规的机会。
ACT _ 固定式燃气轮机的 NOx 排放
5.0 无控制技术 ...............5-1 x 5.1 湿式控制 .................5-5 5.1.1 过程描述 ........5-5 5.1.2 湿控制的适用性 ....5-8 5.1.3 影响湿式控制性能的因素 ...........5-8 5.1.4 使用 x 湿式控制可实现的 NO 排放水平 ...........5-11 5.1.5 湿式控制对 CO 和 HC 排放的影响 ............5-28 5.1.6 湿式控制对燃气轮机性能的影响 ............5-33 5.1.7 湿式控制对燃气轮机维护的影响 ............5-33 5.2 燃烧控制 ............5-36 5.2.1 稀薄燃烧和减少燃烧室停留时间 ...........5-36 5.2.2 贫油预混燃烧室 ......5-38 5.2.3 浓/熄火/贫油燃烧 .....5-59 5.3 选择性催化还原 .......5-63 5.3.1 流程描述 ..........5-63 5.3.2 SCR 对燃气轮机的适用性 5-65 5.3.3 影响 SCR 性能的因素 ..5-72 5.3.4 使用 SCR 可实现的 NO 减排 x 效率 .......5-73 5.3.5 SCR 的处置注意事项 ...5-73 5.4 与 SCR 结合使用的控件 ...5-74 5.5 在 HRSG 应用中添加管道燃烧器的影响 ..............5-77 5.6 替代燃料 ............5-83 5.6.1 煤制气 ...。。。。。。。5-83 5.6.2 甲醇。。。。。。。。。。。。。。5-84 5.7 选择性非催化还原 ......5-87 5.8 催化燃烧 ...........5-88 5.8.1 过程描述 .........5-88 5.8.2 适用性 ...........5-88 5.8.3 开发状态 .........5-88 5.9 海上石油平台应用 .....5-91 5.10 第 5 章参考资料 ......。。。5-92
IMECE2020-24400
GRCop 是由铜、铬和铌构成的合金系列，由 NASA 为高热流应用而开发。GRCop 合金是专门为满足通道冷却主燃烧室的要求而配制的，可在高热流环境中重复使用。GRCop-84 是 NASA 开发计划下使用增材制造技术开发的。为了进一步提高热导率，同时保持材料强度特性，合金元素的百分比减少了一半，并开发了 GRCop-42。近年来，NASA 已成功使用激光粉末床熔合 (L-PBF) 工艺增材制造 GRCop-42。发现 L-PBF 工艺产生的材料性能与传统挤压 GRCop-42 相当。该工艺的好处包括制造复杂的内部冷却通道以及缩短制造时间。但是，使用该工艺也存在一些很大的缺点。粉末床工艺的性质施加了严格的体积限制以及所需的过多材料库存。定向能量沉积 (DED) 工艺解决了这些限制，同时也加快了制造过程。由于关于 DED 如何与 GRCop-42 配合使用的数据很少，因此对其机械性能进行了调查。更具体地说，使用吹粉定向能量沉积 (BPD) 将材料性能与 L-PBF 制造的 GRCop-42 进行比较。发现 DED 制造的材料孔隙率小于 0.1%。拉伸试验得出结论，DED 制造的 GRCop-42 在室温下具有较低的拉伸强度。结果表明，该工艺能够生产出完全致密的部件，能够满足机械性能
文章 可重复使用火箭发动机应用的涡轮泵参数建模和可靠性评估
摘要：现代可重复使用发射器的发展，例如采用 LOX/LCH4 Prometheus 发动机的 Themis 项目、采用 LOX/LH2 RSR2 发动机的可重复使用 VTVL 发射器第一级演示器的 CALLISTO 以及采用 Merlin 1D 发动机的 SpaceX 猎鹰 9 号，都凸显了对先进控制算法的需求，以确保发动机的可靠运行。这些发动机的多次重启能力对节流阀提出了额外的要求，需要扩展控制器有效性域，以便在各种操作状态下安全地实现低推力水平。这种能力也增加了部件故障的风险，尤其是当发动机参数随着任务概况而变化时。为了解决这个问题，我们的研究使用多物理系统级建模和仿真，特别关注涡轮泵部件，评估了可重复使用火箭发动机 (RRE) 及其子部件在不同故障模式下的动态可靠性。使用 EcosimPro-ESPSS 软件（版本 6.4.34）进行的瞬态条件建模和性能分析表明，涡轮泵组件在标称条件下保持高可靠性，涡轮叶片即使在变化的热负荷和机械负荷下也表现出显著的疲劳寿命。此外，提出的预测模型估计了关键部件的剩余使用寿命，为提高可重复使用火箭发动机中涡轮泵的寿命和可靠性提供了宝贵的见解。本研究采用确定性、热相关结构模拟，关键控制目标包括燃烧室压力和混合比的最终状态跟踪以及操作约束的验证，以 LUMEN 演示发动机和 LE-5B-2 发动机为例。
卡尔曼滤波器组在飞机发动机中的应用...
卡尔曼滤波器组在飞机发动机故障诊断中的应用 Takahisa Kobayashi QSS Group, Inc. 俄亥俄州克利夫兰 44135 电子邮件：Takahisa.Kobayashi@grc.nasa.gov Donald L. Simon 美国陆军研究实验室 格伦研究中心 俄亥俄州克利夫兰 44135 电子邮件：Donald.L.Simon@grc.nasa.gov 摘要 本文将卡尔曼滤波器组应用于飞机燃气涡轮发动机传感器和执行器故障检测和隔离 (FDI) 以及组件故障检测。这种方法使用多个卡尔曼滤波器，每个滤波器都用于检测特定的传感器或执行器故障。如果确实发生故障，除使用正确假设的滤波器之外的所有滤波器都会产生较大的估计误差，从而隔离特定故障。同时，估计了一组指示发动机部件性能的参数，以检测突然退化。将所提出的 FDI 方法应用于标称和老化条件下的非线性发动机仿真，并给出了巡航运行条件下各种发动机故障的评估结果。证明了所提出的方法能够可靠地检测和隔离传感器和执行器故障。术语 A16 可变旁通管道面积 A8 喷嘴面积 BST 增压器 CLM 组件级模型 FAN 风扇 FDI 故障检测和隔离 FOD 异物损坏 HPC 高压压缩机 HPT 高压涡轮 LPT 低压涡轮 P27 HPC 入口压力 PS15 旁通管道静压 PS3 燃烧室入口静压 PS56 LPT 出口静压 T27D 增压器入口温度 T56 LPT 出口温度
安装和操作手册型号：400 - 1000 - Lochinvar
Armor 热水器 - 工作原理... 1. 不锈钢热交换器 允许水流过专门设计的线圈以实现最大热传递，同时提供对烟气腐蚀的保护。线圈包裹在包含燃烧过程的夹套中。 2. 燃烧室检修盖 允许进入热交换器线圈的燃烧侧。 3. 鼓风机 鼓风机通过文丘里管（项目 5）吸入空气和燃气。空气和燃气在鼓风机内部混合，并被推入燃烧器，在燃烧室内燃烧。 4. 燃气阀 燃气阀感应鼓风机产生的负压，仅当燃气阀通电且燃烧空气流动时才允许燃气流动。 5. 文丘里管 文丘里管控制进入燃烧器的空气和燃气流量。 6. 烟气传感器（极限额定值，未显示） 该传感器监测烟气出口温度。如果烟气温度过高，控制模块将调节并关闭热水器。这可防止烟道过热。 7. 热水器出口温度传感器（与高限传感器一起安装） 该传感器监测热水器出口水温（系统供水）。如果选择作为控制传感器，控制模块会调整热水器燃烧率，以使出口温度正确。 8. 热水器入口温度传感器 该传感器监测回水温度（系统回水）。如果选择作为控制传感器，控制模块会调整
罗杰·迈尔斯（Roger M. Myers）的陈述，博士学位所有者，r ...
早上好，贝耶（Beyer）董事长，排名成员巴宾（Babin）和小组委员会成员。我的名字叫罗杰·迈尔斯（Roger Myers）。我是华盛顿州科学院院长R Myers Consulting的所有者，也是华盛顿州航空航天技术创新联合中心主席。我与委员会的罗伯特·布劳恩（Robert Braun）博士一起担任了《人类火星探索太空核推进》委员会的委员会。国家科学院于1863年被国会租用，以向政府就科学技术事务提供建议，后来扩展到包括国家工程和医学学院。这项研究是由NASA的太空技术任务局委托进行的，以评估开发和展示用于火星人类勘探任务的太空核推进系统的主要技术和程序性挑战，优点和风险，包括核热推进（NTP）和核电推进（NTP）和核电推进（NEP）技术方案。具体来说，我们被要求评估提供900次特定脉冲的NTP系统的这些因素，以及提供至少1 MW的电力的NEP系统，其功率质量比基本上要比当前的最新设备更好。此外，推进系统应在2039年准备进行人类任务，往返时间（包括火星表面停留时间）不到750天。我将其称为基线任务。我们的委员会收到了NASA，能源部，几家公司和大学的意见和演讲。我们的临时委员会执行这项工作包括来自行业，能源部，国防部和学术界的经验丰富的代表，我们得到了美国国家学院研究总监Alan Angleman的出色支持。我们在一年中举行了二十多次会议，于2021年2月完成了我们的工作。通过背景，NTP系统在概念上与化学火箭相似，在燃烧室中，燃烧室已被紧凑的，非常高的功率密度核反应堆所取代。为了达到900s所需的特异性脉冲，将氢推进剂通过高温反应器泵送，并加热至至少2700 kelvin的温度。达到这种氢气温度需要核反应堆燃料在约2900 K或以上的温度下运行。反应堆与其他反应堆相比也必须非常迅速：最不到一分钟的开始时间是为了快速达到所需的性能水平。因此，NTP系统需要液体氢的存储和泵送子系统，带有屏蔽的高性能核反应堆以及将反应堆转换为推力的喷嘴。相比之下，NEP系统需要具有较低的温度，缓慢启动的核反应堆，屏蔽，功率转换子系统，以产生电力，一个由大型散热器组成的热排斥子系统，电力电源管理和分配子系统以及电动推进子系统，以及所有的电动推进子系统，所有这些系统都可以成功使用NEP系统。NTP和NEP是具有截然不同的挑战的非常不同的技术。根据我们收到的所有意见，对现有文献的广泛审查以及我们的委员会审议，我们得出了一些共识的发现和建议。我们的报告中提供了所有相关背景和详细信息（请参阅http://www.nap.edu/25977）。为此证词，我将首先讨论NTP系统的关键发现和建议，
一氧化二氮燃料混合物：德国预混合单元推进剂的研究
2014 年，DLR 开始研究由一氧化二氮和碳氢化合物组成的预混合单推进剂。这些推进剂具有良好的特性，因为它们无毒、由低成本的成分组成，可提供高 Isp，并且由于自加压操作可以简化推进系统。最初，DLR 选择了一氧化二氮 (N 2 O) 和乙烯 (C 2 H 4 ) 的混合物。在项目过程中，一氧化二氮和乙烷 (C 2 H 6 ) 的混合物也被纳入研究活动。这些活动是 DLR 未来燃料项目的一部分，分为五个主要部分：1) 研究火箭燃烧室中推进剂的燃烧行为，2) 测试和开发火焰阻火器，3) 开发和简化反应机制，4) 对燃烧过程进行数值模拟，5) 基本混溶性研究。该项目的重点是前三个任务，而后两个任务用于扩大对以下方面的了解：1、美国航空航天局成员，推进剂部设施组组长。2、推进剂部学生研究员。3、美国航空航天局成员，推进剂部研究工程师。4、推进剂部学生研究员。5、美国航空航天局成员，推进剂部研究工程师。6、推进剂部学生研究员。7、推进剂部负责人。美国航空航天局高级会员。8、空间推进研究所所长。9、化学动力学与分析系博士后研究员。10、化学动力学与分析系化学动力学建模组组长。11、化学动力学与分析系研究科学家。12、化学动力学与分析系博士后研究员。13、化学动力学与分析系实验反应动力学负责人。14、低碳工业过程研究所代理所长，前化学动力学系主任。
航空航天应用中的热交换器
在给定压缩功的情况下提高总压力比的一种方法是引入带中间冷却的多级压缩，其中气体分阶段压缩并在每级之间通过使气体通过称为中间冷却器的热交换器进行冷却。航空航天工业中的燃气涡轮发动机需要高总压力比。为了实现更高的压力比，压缩机分为低压压缩机（LPC）和高压压缩机（HPC）。这样做是为了在LPC和HPC之间引入中间冷却器。压缩气体在LPC的出口处具有相对较高的温度。通过使用横流或逆流空对空热交换器，压缩空气在一侧流动，低温冲压空气在另一侧流动，压缩空气可以在进入HPC之前得到冷却。稳流压缩功或给定压缩功的压力比与压缩空气的比容成正比[8]。中间冷却器降低温度，从而降低压缩空气的比容，从而提高热力循环效率。在燃气涡轮发动机中，离开涡轮的废气温度通常比离开 HPC 的空气温度高得多。可以结合再生器或回热器，即横流或逆流热交换器，将热废气中的热量传递给压缩空气。因此，热效率提高，因为废气中应该被排放到周围环境中的部分能量被回收以预热进入燃烧室的空气。当使用中间冷却器时，回热器更有优势，因为存在更大的回热潜力。对于高总压力比，回热器并不有效，尤其是考虑到其成本、尺寸和重量。图 1 显示了概念草图，将不同燃气涡轮循环的热效率与总压力比进行比较。一般而言，中间冷却和回热燃气涡轮循环在相对较低的总压力比（例如小于 30）下有效。没有回热的中间冷却燃气涡轮循环仅在非常高的总压力比下有效。图 2 说明了中冷和回热燃气轮机循环。
高压系统燃油泵设计的进步
摘要：高压燃油泵的设计开发是必须的，以满足汽车和工业最新应用的最新要求。直接的燃料注入系统以及替代燃料需要在燃油泵技术方面提高其效率，可靠性和适当控制排放的新步骤。本文讨论了燃油泵设计中的主要发展，重点是高压系统，这些系统可以通过降低磨损和支持严格排放标准的燃油输送更好。关键字：高压燃油泵，直接喷射，燃油输送系统，排放控制，汽车燃油泵，燃油效率，泵耐用性，替代燃料关键点1.从传统到高压系统的过渡：这种从港口燃料注入到直接燃油喷射需要更高的燃油压力。直接注入系统中使用的更强大的高压泵将燃料直接喷入燃烧室，以更好地雾化和性能。2。直接注入系统中的高压泵：使用直接喷射系统的内燃机燃料供应是通过高压燃油泵在500到2500 bar的压力范围内完成的。燃料输送是最佳控制的，以提高燃烧效率，提高燃油经济性并减少有害排放。3。高压燃油泵的好处：在各种优势中，高压燃油泵提供提高的燃烧效率，更好的油门响应和减少的排放。4。5。它们始终确保为高性能发动机提供非常准确的燃油输送系统，并产生较小的污染物，例如氮氧化物和碳氢化合物。增加压力容量：随着燃油泵技术的进步，泵能够达到3,000杆以上的压力。这可以实现更好的燃料雾化；因此，除了发动机性能的总体改善之外，燃烧效率与排放的伴随减少一起增加。压电燃油泵：压电燃料泵中的电控执行器控制着精确的定时和压力。该技术提供了更快，准确的燃料输送，尤其是在需要高压应用的高性能引擎中。