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 distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».