【壓縮機網(wǎng)】近日，北航寧波研究院先進飛行器與空天動力創(chuàng)新研究中心產(chǎn)世寧副研究員團隊在超臨界流體與新能源交叉領域取得新進展，提出并論證了一種新型“波轉子”超臨界二氧化碳壓縮機技術。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)動機研究院姚李超助理研究員。論文作者還包括北航宇航學院富慶飛教授、院工程師陳葉宇、以及北航航空發(fā)動機研究院劉火星教授。該論文研究工作得到了國家自然科學基金（51906007）、寧波市重大科技攻關暨“揭榜掛帥”項目（2021Z035）以及航空發(fā)動機氣動熱力重點實驗室（2021-JCJQ-LB-062-0205）的支持。

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

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

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

　　該技術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部件的轉速限制、有效提高技術可行性和性能優(yōu)化空間，并且憑借更簡單的轉子結構提高可靠性優(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，基于超臨界流體性質，發(fā)揮增效、降碳的綜合技術優(yōu)勢，受到國內外的廣泛關注。然而其壓縮機部件的研發(fā)正在面臨壓縮性能與轉子機械負載難以兼顧的瓶頸問題。產(chǎn)世寧副研究員團隊則在航空發(fā)動機領域的長期研究中提煉基礎原理、推廣到超臨界二氧化碳領域，為其提供了一種新的思路和方法，具有廣闊的應用和轉化前景。相關研究方向契合國家“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”專項的實施。