【壓縮機(jī)網(wǎng)】近日，北航寧波研究院先進(jìn)飛行器與空天動力創(chuàng)新研究中心產(chǎn)世寧副研究員團(tuán)隊在超臨界流體與新能源交叉領(lǐng)域取得新進(jìn)展，提出并論證了一種新型“波轉(zhuǎn)子”超臨界二氧化碳壓縮機(jī)技術(shù)。研究成果以”Wave rotor as a pressure exchanger for lower rotational speed and lower shaft work in a supercritical carbon dioxide Brayton cycle”為題發(fā)表在能源領(lǐng)域頂級期刊《Energy Conversion and Management》（影響因子11.533/Q1）上。

　　該論文第一作者為北航寧波研究院產(chǎn)世寧副研究員，通訊作者為北航航空發(fā)動機(jī)研究院姚李超助理研究員。論文作者還包括北航宇航學(xué)院富慶飛教授、院工程師陳葉宇、以及北航航空發(fā)動機(jī)研究院劉火星教授。該論文研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（51906007）、寧波市重大科技攻關(guān)暨“揭榜掛帥”項目（2021Z035）以及航空發(fā)動機(jī)氣動熱力重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（2021-JCJQ-LB-062-0205）的支持。

　　波轉(zhuǎn)子超臨界二氧化碳壓縮機(jī)與常規(guī)葉輪機(jī)械的概念與技術(shù)參數(shù)對比

　　該論文面向碳中和/新能源領(lǐng)域的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)，在國際上首次提出了“波轉(zhuǎn)子”超臨界二氧化碳壓縮機(jī)技術(shù)。研究結(jié)果表明，該技術(shù)與常規(guī)的徑流式葉輪機(jī)械技術(shù)相比，大幅減輕了機(jī)械負(fù)載（降低轉(zhuǎn)速至8%、降低機(jī)械軸功率至4%）。如此懸殊的旋轉(zhuǎn)參數(shù)對比是基于原理創(chuàng)新：用非定常激波和膨脹波代替轉(zhuǎn)子機(jī)械做功，完成超臨界二氧化碳流體的壓縮和膨脹過程。研究結(jié)果還表明，該技術(shù)的壓縮性能和機(jī)械尺寸與常規(guī)技術(shù)持平，對超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)具有優(yōu)良的適用性。

　　波轉(zhuǎn)子超臨界二氧化碳壓縮機(jī)與常規(guī)葉輪機(jī)械的旋轉(zhuǎn)參數(shù)對比

　　該技術(shù)用于超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)，可以從原理上解除其壓縮機(jī)部件的轉(zhuǎn)速限制、有效提高技術(shù)可行性和性能優(yōu)化空間，并且憑借更簡單的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)提高可靠性優(yōu)化空間，從而有力推動超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)的成熟化和應(yīng)用。

　　超臨界二氧化碳流場中的非定常激波和膨脹波傳播現(xiàn)象

　　超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)系統(tǒng)是一種極具代表性的清潔能源動力技術(shù)，基于超臨界流體性質(zhì)，發(fā)揮增效、降碳的綜合技術(shù)優(yōu)勢，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。然而其壓縮機(jī)部件的研發(fā)正在面臨壓縮性能與轉(zhuǎn)子機(jī)械負(fù)載難以兼顧的瓶頸問題。產(chǎn)世寧副研究員團(tuán)隊則在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的長期研究中提煉基礎(chǔ)原理、推廣到超臨界二氧化碳領(lǐng)域，為其提供了一種新的思路和方法，具有廣闊的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化前景。相關(guān)研究方向契合國家“碳中和”戰(zhàn)略規(guī)劃，助力浙江省航空產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃、寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項中“新能源與節(jié)能環(huán)保”專項的實(shí)施。