Experimental Assessment of a Sliding-Blade Inside-Out Ceramic Turbine
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In order to reach 40% efficiency, sub-MW turbines must operate in a recuperated gas Brayton cycle at a turbine inlet temperature (TIT) above 1300 °C. Current sub-MW turbines have material-related operating temperature limits. Still to this day, there is no cost-effective rotor design which operates at such high temperatures. This paper introduces a novel, sliding-blade, inside-out ceramic turbine (ICT) wheel configuration, which could enable high-efficiency sub-MW recuperated engines to be achieved with cheap monolithic ceramic blades. The inside-out configuration uses a rotating structural hoop, or shroud, to convert centrifugal forces into compressive blade loading. The sliding-blade architecture uses a hub with angled planes on which ceramic blades slide up and down, allowing to match the radial expansion of the structural shroud. This configuration generates low stress values in both ceramic and metallic components and can achieve high tip speeds. A prototype is designed and its reliability is calculated using cares software. The result is a design which has a single blade probability of failure (Pf) of 0.1% for 1000 h of steady operation. Analyses also demonstrate that reliability is greatly dependent on friction at ceramic-to-metal interfaces. Low friction could lead to acceptable reliability levels for engine applications. The prototype was successfully tested in a laboratory turbine environment at a tip speed of 350 m/s and a TIT of 1100 °C without any damage. These achievements demonstrate the robustness of the sliding-blade ICT configuration. Further research and development will focus on increasing tip speed and TIT to higher values.
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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 | 0,000 | 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 ».