文献综述：工质相变循环发动机的研究
有机工质朗肯循环的研究进展及特性分析
有机工质朗肯循环的研究进展及特性分析张丹李菊香 南京工业大学能源学院 江苏 南京 ２１０００９摘要；本文介绍了有机工质朗肯循环的工作原理和工质选择的最佳原则，介绍了有机工质明肯循环工质的研究进展，并对工质热力学特性对循环的影响进行了分析。
有机工质；朗肯循环；研究进展；特性分析Ａｄｖａｎｃｅｓ ａｎｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｓ ｆｏｒ Ｒａｎｋｉｎｅ Ｃｙｃｌｅ Ｚｈａｎｇ ＤａｎＣｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１０００９， Ｐ．Ｒ．ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ： Ａｆｔｅｒ ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＯＲＣ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｄｅａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ， ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ＯＲＣ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ＯＲＣ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｏｒｇａｎｉｃ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆｌｕｉｄ； Ｒａｎｋｉｎｅ ｃｙｃｌｅ； ａｄｖａｎｃｅｓ； ｃｈａｒａｃｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ地热田和九州大岳］发电系统，前者使用００年前后建成地热Ｉ矿和０．１ＭＷ ［１５１。
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依前虱２所示）：ｄＴ／ｄＳ为湿流体，其分亏其中等熵流体和司÷的几十年间，人１１；践。
但是仍然存召：质对ＯＲＣ的影响；供了一定的依据，Ｉ等； （２－）环境起【方式等。
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什么是变循环航空发动机？原理是什么？
什么是变循环航空发动机？原理是什么？
变循环发动机（VCE）是通过改变发动机一些部件的几何形状、尺寸或位置来改变它热力循环的发动机。
其原理是改变航发的增压比、涡轮前温度、空气流量和涵道比，可以让发动机在各种飞行和工作状态下都具备良好的性能。
变循环发动机目前主要研究方向是改变涵道比。
在爬升、加速和超音速飞行时减小涵道比，以增大推力。
在起飞和亚音速飞行时，增加涵道比，以降低耗油率和噪音。
它能有效应对亚音速飞行和超音速飞行间的固有矛盾，还能减小推进系统的安装损失，提高航发性能，达到事半功倍的效果。
世界上最早的投入使用的变循环发动机是SR-71“黑鸟”搭载的J58涡轮-冲压组合式变循环发动机，它是普·惠公司的独门法宝。
“黑鸟”从诞生之日起仍然保持一系列的速度和平飞高度纪录，可谓是航空史上的一个奇迹。
但是由于涡轮-冲压组合式变循环发动机理念太过超前，这种技术并未得到大规模应用。
从1960年代开始，战斗机是变循环发动机的最大推动力。
随着飞机的飞行包线不断扩大，只有变循环发动机才能满足战斗机多飞行状态的性能要求。
随着工程师更加关注飞机机体和推进系统一体化设计，变循环发动机还能减少溢流和后体阻力。
根据航发公司的研究数据显示，变循环发动机可使亚音速飞机的航程和续航时间增加30%和70%，使超音速飞机的航程和续航时间增加40%和80%。
如果相应技术得以应用，会让飞机的整体性能提升一个台阶，可谓是具有历程碑意义的重大进步！。
变循环发动机性能优化方法研究
导 叶 角 度 、低 压 涡 轮 导 叶 角 度 和 喷 管 喉 道 面 积 ３个 量 为 多 少 时 ，发 动 机 的 性 能 最 优 是 变 循 环 发 动 机 性 能优 化 的 关 键 。基 于此 ， 笔 者 对 变 循 环 发 动 机 性 能 优化 方法进行研 究。
内 在 性 能 优 势 ， 受 到 了各 航 空 强 国 的重 视 ， 是 目前 航 空 发 动 机 的 重 要 研 究 方 向［ １ － ２ ］ 。 随 着 计 算 能 力 的不 断提 高及 发 动 机 数 学模 型 研 究 的 不 断 深 入 ，计 算 机 仿 真 精 度 也 在 不 断提 高 ，一 定 程 度 上 弥补 了实 验 方 法 的 不 足 ，尤 其 是在 发 动 机 型 号 研 制 过 程 中 ，燃 气 涡 轮 发 动 机 计 算 机 仿 真 技 术 发 挥 了不 可 替代 的 作 用 ［ ３ － ５ １ 。
速 时 的 大 推 力 与 低 速 时 的低 油 耗 。变 循 环 发 动 机 的
轮 导 叶 角 度 、后 混 合 器 面 积 等 参 数 的 条 件 下 ，确 定 发动机核心驱动风扇 级 （ ｃ ｏ ｒ ｅ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｎ ｆ ａ ｎ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ， Ｃ ＤＦ Ｓ ）
０ 引 言
由 飞机 发 动 机 设 计 原 理 可 知 ：对 于 持 续 高 马 赫 数 飞 行 任 务 ， 需 要 高 单 位 推 力 的涡 喷 循 环 ； 反 之 ， 如 果 任 务 强 调 低 马 赫 数 和 长航 程 ，就 需要 低耗 油 率 的 涡 扇 循 环 。双 涵 道 变 循 环 发 动 机 可 以 同 时 具 备 高
变循环发动机原理
变循环发动机原理循环发动机是一种内燃机，它的工作原理是通过连续的循环过程将燃料气体转化为机械能，从而驱动设备进行工作。
循环发动机具有高效率、高功率、低噪音等优点，广泛应用于航空、船舶和汽车等领域。
循环发动机的工作原理主要包括四个基本过程：进气、压缩、燃烧和排气。
进气过程是指循环发动机通过吸气门将空气引入缸内。
进气门打开时，缸内压力低于大气压力，空气通过进气道进入缸内。
进气门关闭后，缸内空间的体积开始减小。
压缩过程是指循环发动机将吸入的空气压缩到高压状态。
当活塞运动到顶死点时，压缩活塞将空气压缩至最小体积，同时将压缩空气送入燃烧室。
这样可以提高空气的密度和温度，为燃烧提供条件。
燃烧过程是指循环发动机将燃料喷入燃烧室，并点燃混合物。
气缸内的燃料会在点火的作用下燃烧，释放出大量的热能。
燃烧产生的高温和高压气体会推动活塞向下运动，产生机械能。
排气过程是指循环发动机将燃烧后的废气排出。
活塞向下运动时，排气门打开，废气通过排气道排出。
排气门关闭后，活塞回到顶死点，准备进行下一个循环。
循环发动机的工作原理可以通过以下几个方面来进行研究和深入理解。
首先，可以从循环发动机的结构和组成部分来了解其工作原理。
循环发动机主要由气缸、活塞、曲轴、进气门、排气门、气缸盖、燃烧室等组成。
这些部件通过复杂的工作过程相互协作，将化学能转化为机械能。
其次，可以通过研究燃烧过程来了解循环发动机的工作原理。
燃烧过程是循环发动机中最重要的过程之一，涉及到燃料和空气的混合、点火和燃烧等过程。
了解燃烧过程的规律和机理，可以为提高循环发动机的效率和性能提供依据。
此外，可以从流体力学和热力学的角度来研究循环发动机的工作原理。
流体力学研究了气体在运动过程中的力学特性和流动规律，可以通过分析流体的压力、速度和密度等参数来研究循环发动机的气流动力学特性。
热力学则研究了能量转化和传递的规律，可以通过热力学分析来确定循环发动机的热效率和功率输出。
最后，可以通过实验和数值模拟方法来研究循环发动机的工作原理。
变循环发动机结构特点
变循环发动机结构特点
循环发动机是一种工程应用于航空航天领域的动力装置，相较于传统的内燃机，它具有许多独特的结构特点。
首先，循环发动机采用的是连续循环工作原理，即在整个工作过程中，发动机
内部的焚烧物质不断循环往复，与外界无接触。
这种特点使循环发动机在高空高速飞行时，能够更好地适应外界环境的变化，并具备较高的可靠性。
同时，循环发动机的运转稳定，不会出现燃烧过程中的高温高压波动，对发动机部件的使用寿命产生积极的影响。
其次，循环发动机的结构特点还表现在其独特的排气系统上。
循环发动机通过
在进气系统和燃烧室之间设置回流管道，将一部分排出的废气重新输送到燃烧室中进行再燃，从而提高燃烧效率。
这种结构特点使得循环发动机能够在相同燃油消耗下产生更大的推力，提高发动机的整体效能。
此外，循环发动机的结构设计还注重轻量化和整体紧凑。
循环发动机通常采用
轻质合金材料制造关键部件，同时尽可能减少零部件数量和各部件之间的空隙，以达到减轻发动机自身重量和提高其功率密度的目的。
这种精简和紧凑的结构设计使循环发动机具备较高的体积能力，适用于复杂的航天任务。
综上所述，循环发动机的结构特点体现在连续循环工作原理、独特的排气系统
和轻量化紧凑的结构设计上。
这使得循环发动机在航空航天领域具备更好的适应性、可靠性和效能，为现代航天事业的发展做出了重要贡献。
文献综述模板
文献综述写作文献综述是对某一方面的专题搜集大量资料后经综合分析而写成的一种学术论文，它是科学文献的一种。
《文献综述》要求学生对所进行的题目通过系统查阅国内外有关文献资料，全面了解题目的意义、前人有关工作及成果、需进一步解决的问题、可借鉴的实验方法、检测手段等，为完成论文奠定基础。
文献综述与“读书报告”、“文献复习”、“研究进展”等有相似的地方，它们都是从某一方面的专题研究论文或报告中归纳出来的。
但是，文献综述既不象“读书报告”、“文献复习”那样，单纯把一级文献客观地归纳报告，也不象“研究进展”那样只讲科学进程，其特点是“综述”:“综”是要求对文献资料进行综合分析、归纳整理，使材料更精练明确、更有逻辑层次；“述”就是要求对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的论述。
1、文献综述格式与写法文献综述的格式与一般研究性论文的格式有所不同。
这是因为研究性的论文注重研究的方法和结果，而文献综述要求向读者介绍与主题有关的详细资料、动态、进展、展望以及对以上方面的评述。
因此文献综述的格式相对多样，但总的来说，一般都包含以下四部分：即前言、主题、总结和参考文献。
撰写文献综述时可按这四部分拟写提纲，再根据提纲进行撰写工作。
（1）前言部分：主要是说明写作的目的，介绍有关的概念及定义以及综述的范围，扼要说明有关主题的现状或争论焦点，使读者对全文要叙述的问题有一个初步的轮廓。
（2）主题部分：是综述的主体，其写法多样，没有固定的格式。
可按年代顺序综述，也可按不同的问题进行综述，还可按不同的观点进行比较综述，不管用那一种格式综述，都要将所搜集到的文献资料归纳、整理及分析比较，阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述，主题部分应特别注意代表性强、具有科学性和创造性的文献引用和评述。
（3）总结部分：与研究性论文的小结有些类似，将全文主题进行扼要总结，对所综述的主题有研究的作者，最好能提出自己的见解。
先进变循环发动机技术研究
（见图 1），已经受到了各航空强国的重 VCE F120、F136 的研制成功，VCE 设 进气道总压恢复，降低排气温度，减少
视，是目前航空动力主流的研究方向。 计概念和设计方法大致经历了 5 次大 红外信号。这不仅为未来军民用飞机
特别是在先进战斗机研究方面， 的技术发展，开发出了具有代表性的 带来航时、航程、速度和隐身等方面的
106 航空制造技术·2012 年第 23/24 期
新视点
NEW VIEWPOINT
在未来陆、海、空、天、电多维力量
表1 VCE的5个发展阶段
和多维战场的信息化战争中，配装先 进动力系统的航空武器装备是一个重 要环节，是夺取制空权和决定战争胜 负的决定性因素之一。VCE 概念的提
时期 1960~1970 1970~1974
局上又增加了一个部件，即在发动 型号，而自适应通用发动机技术需要
格林公司组合循环发动机技术是
机外围又增设一个涵道，有一个从主 通过验证机来达到 6 级的水平，通过 在 NASA 革新涡轮加速器（Revolutionary
风扇出来的单独流道，并且采用一个 30 多年来研究的变循环技术才能用于 Turbine Accelerator ，RTA）计划下发展。
动机将成为是航空涡轮发动机发展史
自适应发动机未来的路还很长。 2018~2020 年间推出的 VCE 上 。 [13-14]
上又一个重大里程碑，其意义相当于 按照美国国家航空航天局（NASA）对
2012 年 9 月，美国空军选择了 GE
涡喷发动机向涡扇发动机的跨越，是 技术完备或成熟程度（TRL）共 9 级的 和 P&W 公司参与为其 4 年的自适应
姚艳玲 助理工程师，2009 年毕业于南京理
变循环发动机发展综述
变循环发动机发展综述刘治呈【摘要】在介绍变循环发动机概念基础上,对不同国家变循环发动机研究历程与成果进行介绍,同时分析每一段历程所具有的技术特点,希望能够为相关专业提供可以参考的理论依据.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P177-179)【关键词】变循环发动机变几何结构推力耗油率【作者】刘治呈【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院,成都 610500【正文语种】中文航空发动机由最初的活塞发动机逐渐发展为涡喷、涡扇发动机，性能得到了显著提升。
变循环发动机是通过改变发动机零部件几何形状与尺寸的一种热力循环燃气涡轮发动机[1]。
1 英国变循环发动机的研究英国设计了一款选择性排气变循环发动机，这款发动机采用两轴三压气机的设计原理[2]。
发动机结构如图1所示。
这款发动机在低马赫数飞行过程中，燃油消耗率非常低；当在超音速飞行时，具备较高推力。
在这两种基本特性要求下，发动机上设计了两种工作模式：一种是低压工作模式；另一种是高压动作模式。
选择性排气变循环发动机采用了固定几何结构涡轮技术，有效降低了设计风险。
2 日本变循环发动机的研究日本发明了一种变循环发动机，该发动机属于组合循环发动机，核心机为HYPR90-T涡轮风扇发动机，HYPR90-T结构如图2所示。
HPYRBO-T将低压涡轮设计成可调结构，可调低压涡轮叶片结构是这款发动机可变结构之一。
3 美国变循环发动机的研究除了日、英两国，美国关于变循环发动机的研究也取得了显著成果，截至目前一共发明设计了五代变循环发动机，并且每一代变循环发动机都有着自己独特的技术特点。
3.1 GE第一代变循环发动机图1 选择性排气变循环发动机图2 HYPR90-T结构图图3 后VABI变循环发动机在第一代变循环发动机中，技术人员设计了可调面积涵道引射器（VABI）这一关键构件[3]。
第一代变循环发动机采用了后VABI设计方式，具体结构如图3所示。
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斯特林发动机性能的模型，并应用拟牛顿法和惩罚函数法实 现了对最优化模型的求解，设计了输出功率从 5KW 到 25KW 的 四缸双作用斯特林发动机，对斯特林发动机的结构参数进行 优化等等。国内对于斯特林发动机各个方面的研究还有很多， 不在一一列举。
由此展开了一系列的研究。 1.2 斯特林发动机的优点 作为外部燃烧的封闭式活塞发动机，斯特林发动机具有很多 独特的优点，例如燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪 音低，运转特性好，结构简单，维修方便，可以利用低品位 热源等优点，并且在太阳能碟式发电系统中有着重要的应用。 运用斯特林发动机的碟式太阳能发电系统，相对于太阳能光 伏发电板而言，具有明显的优势，它投资规模小，占地面积 小，同等规模的情况下发电量是光伏电板发电量的 1.1 倍。 此外，其最大优势是发动机维修率低，短期内回收投资。发 动机在设计寿命期内不必更换或处理。 2. 国内外的发展现状 2.1 国外的发展现状 Kaushik 对不可逆斯特林发动机进行了有限时间热力学分析。 指出在不考虑各种损失和回热器效率为 1 的条件下， 2 钟循环 的效率等于卡诺循环的效率，同时还指出了回热器的效率不 会影响发动机的输出功率。Halit 指出工质泄露对于斯特林 发动机的性能有着重要的影响，Koichi 建立以一个斯特林发 动机原型为基础，在标准状态和无负载的情况下，用空气作 为工质进行试验，最后得出：提高换热器性能、降低机械损 失对提高斯特林发动机的性能是十分有效的。Nezaket 基于 Urieli and Berchowitz’s 规则，用热力学原理中稳流分析
文献综述
（2012 届）
工质相变循环发动机的研究
学生姓名：刘克楠 学号：08131213 院系：工学院机电系 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：黄德中 完成日期：2011-12-20
工质相变循环发动机的研究
摘要：综述了国内外关于斯特林发动机研究的发展现状，斯特林 发动机的应用， 以及本课题所要做的基于斯特林发动机改装的工 质相变发动机的研究。 关键词： 斯特林发动机，热力学分析，等温模型分析，动态特 性的研究，工质相变发动机 引言： 随着全球化发展的不断加快， 整个社会对于能源的需求不断的加 大，而不可再生的化石燃料却变得越来越少，同时煤炭，石油的 燃烧带来的环境问题也变得越来越严重。而近年来，低碳和无碳 低温能源的发展却异军突起， 研究太阳能等低温热源发动机受到 了普遍的欢迎， 使得斯特林发动机的研究又进入了一个快速发展 的时代。本文主要介绍斯特林发动机的优点，发展现状，以及主 要的研究方向和以后要做的工质相变发动机研究的计划。 1. 斯特林发动机的优点： 1.1 斯特林发动机的历史 斯特林发动机于 1816 年由罗伯特.斯特林发明。早起的斯特 林发动机被定义为闭式循环的热气机。然而自罗伯特发明斯 特林发动机以来由于受到了当时技术条件的限制，大部分发 动机的效率和功率都很低，而后逐渐被内燃机所取代。近年 来由于能源问题和污染问题日益突出，以及斯特林发动机关 键技术的突破和它所特有了γ型斯特林发动机的运行特性。Bancha 和 Thombare 分别研究了低温差的斯特林发动机在太阳能热发电中应用的 可行性方法，并指出立式双作用往复式γ型斯特林发动机在未 来的太阳能热发电中有巨大潜力。 Tlili 采用平均温差的斯特 林发动机模型，研究了基于碟式系统用斯特林技术的太阳能 热发电系统， 该系统假设接收器的温度为 20℃， 温差为 300℃。 Wiliam 证明了斯特林发动机比火花塞发动机可节约燃料 10%～30%。国外关于斯特林发动机的研究做的比较多相对于 此，国内的研究却起步较晚。 2.2 国内的发展现状 我国对于斯特林发动机的研究起步较晚，但是发展速度较快， 特别是 1984 年在上海举行了 “第二届国际斯特林发动机会议” 之后，我国的研究工作出现了新的局面。吴佩宜提出了无部 件绝热气缸模型，考虑热交换器的效率极其死区容积的影响， 运用变质量系统热力学理论和数值方法，分析了使用的斯特 林循环，并求出循环内各热参数的瞬时变化和一个循环的平 均参数。李修宝建立了以一维不定常可压缩气体流动理论为 基础的斯特林发动机工作循环数学模型。严子浚研究了受热 阻、热漏和回热损失 3 种主要不客气因素影响的斯特林热机 的优化性能，导出了热机的基本优化关系及功率和效率界限。 杨征非必须看四缸双作用斯特林发动机工作过程中存在的各 种流动阻力损失和热量损失，建立了适合于模拟四缸双作用