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研究生: 蔡亞融
Tsai, Ya-Rung
論文名稱: 無渦輪之微型噴射引擎設計與實驗驗證之研究
Design and Performance Testing of Miniature Turbine-less Engine
指導教授: 賴維祥
Lai, Wei-Hsiang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 航空太空工程學系
Department of Aeronautics & Astronautics
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 無渦輪引擎燃燒室燃油點火渦輪引擎
外文關鍵詞: Turbine-less engine, Combustion, Equivalent ratio, Turbine engine
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  • 本研究的主要目的是在於研製一具不含渦輪的微型噴射引擎。本引擎之結構由一導風扇(Ducted Fan)、燃燒室(Combustor Chamber)與尾管噴嘴(Nozzle)組成,與傳統之渦輪噴射引擎少了渦輪及相關之渦輪噴嘴等熱段(Hot Section)組件,結構相對簡單,也大幅降低引擎之製作成本。風扇之動力來源為電池驅動一電動馬達,未來馬達的電力除了可由電瓶供應之外,太陽能、燃料電池,或是其他形式的電力系統可與引擎系統整合。由點火進行燃燒測試進行研究此構型引擎的性能,測試結果顯示此引擎在輸入電功率在840W時,燃燒室口徑大小為50mm 可產生最大推力為1.33 kgf,燃燒室出口溫度可達1,560K,當量比為0.45,TSFC值為95 mg/N*sec,成功驗證本項概念之可行性。唯經檢討本項新式引擎之壓縮比仍太低,空氣質量流率對推力大小的影響遠大於設計燃燒室以提升溫度的增益值。未來若能提升壓縮比,有助於改善整體引擎之性能。

    The purpose of this research is to design and develop a small subsonic jet engine that does not require a turbine. This turbine-less jet engine is simply composed of a ducted-fan, a combustion chamber and a nozzle. The ducted-fan is driven by electrical power provided from batteries, and it can be supplied from solar cells, fuel cells, or other power supplied systems .
    In this study, the engine tests were carried out to verify its performance. Results showed that a steady combustion can be sustained, a 1.33 kg maximum thrust can be obtained, and the temperature of the combustor outlet reached 1,560 K, when the combustor diameter, the input electrical power, and the equivalent ratio were 50 mm, 840 W, and 0.45 , respectively; It can be also obtained that TSFC (Thrust specific fuel ratio) was 95 mg/N*s. The influence of air mass flow rate on the thrust was more significant than the temperature rise from combustion process. The reason is resorted to the low pressure of a ducted-fan, its efficiency will be improved significantly if the pressure can be enhanced for this turbine-less engine.

    中文摘要 II ABSTRACT III 誌謝 IV 目錄 V 表目錄 VII 圖目錄 IX 符 號 說 明 XII 第一章、 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 微型渦輪引擎發展回顧 3 1.3 研究動機與目的 9 第二章、 引擎原理與設計流程 11 2.1 零組件設計與規格 13 2.2 無渦輪之渦輪引擎理想循環 18 2.3 各站位氣動力分析 20 第三章、 實驗儀器設備 30 3.1 試車台 30 3.2 點火系統 31 3.3 主燃油系統 32 3.4 電源供應器 36 3.5 推力量測系統 38 3.6 轉速量測系統 39 3.7 溫度量測系統 40 3.8 壓力量測系統 41 3.9 風速量測系統 43 第四章、 引擎試車安全性步驟 45 4.1 微型渦輪引擎測試安全檢查程序 45 4.2 引擎故障排除 48 第五章、 實驗方法與測試結果 49 5.1 導風扇特性及基本數據量測 49 5.2 燃燒室與尾管對引擎效能影響 54 5.3 燃燒效率與推力增益值 62 第六章、 結論與未來工作 80 6.1 結論 80 6.2 未來工作 83 參考文獻 85

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    下載圖示 校內:2016-08-25公開
    校外:2016-08-25公開
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