Design and Experimental Validation of a Supersonic Concentric Micro Gas Turbine
Notice bibliographique
Résumé
This paper presents the design and experimental results of a new micro gas turbine architecture exploiting counterflow within a single supersonic rotor. This new architecture, called the supersonic rim-rotor gas turbine (SRGT), uses a single rotating assembly incorporating a central hub, a supersonic turbine rotor, a supersonic compressor rotor, and a rim-rotor. This SRGT architecture can potentially increase engine power density while significantly reducing manufacturing costs. The paper presents the preliminary design of a 5 kW SRGT prototype having an external diameter of 72.5 mm and rotational speed of 125,000 rpm. The proposed aerodynamic design comprises a single stage supersonic axial compressor, with a normal shock in the stator, and a supersonic impulse turbine. A pressure ratio of 2.75 with a mass flow rate of 130 g/s is predicted using a 1D aerodynamic model in steady state. The proposed combustion chamber uses an annular reverse-flow configuration, using hydrogen as fuel. The analytical design of the combustion chamber is based on a 0D model with three zones (primary, secondary, and dilution), and computational fluid dynamics (CFD) simulations are used to validate the analytical model. The proposed structural design incorporates a unidirectional carbon-fiber-reinforced polymer rim-rotor, and titanium alloy is used for the other rotating components. An analytical structural model and numerical validation predict structural integrity of the engine at steady-state operation up to 1000 K for the turbine blades. Experimentation has resulted in the overall engine performance evaluation. Experimentation also demonstrated a stable hydrogen flame in the combustion chamber and structural integrity of the engine for at least 30 s of steady-state operation at 1000 K.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».