Двигатель волнового диска

Двигатель с волновым диском или генератор с волновым диском — это тип беспоршневого роторного двигателя , разрабатываемый в Мичиганском государственном университете и Варшавском технологическом институте . Двигатель имеет вращающийся диск с изогнутыми лопатками. Как только топливо и воздух попадают в двигатель, вращение диска создает ударные волны, которые сжимают смесь. При воспламенении горящая смесь расширяется, толкая лопатки, заставляя их вращаться. Вращение самого диска открывает и закрывает впускные и выпускные отверстия. [1] Предложенная концепция была названа радиальным волновым ротором внутреннего сгорания .

Фон

Волновые роторы используют ударные волны для передачи энергии от высокоэнергетической жидкости к низкоэнергетической, тем самым повышая как температуру, так и давление низкоэнергетической жидкости (также называемые машинами волн давления или обменниками давления).

Принципы работы

Как и у всех тепловых двигателей , эффективность двигателя с волновым диском регулируется разницей температур между горячей и холодной сторонами (см. теорему Карно ). По сравнению с обычным поршневым двигателем ( возвратно-поступательным двигателем ), двигатель с волновым диском работает при более высокой пиковой температуре, что теоретически делает его более эффективным. Конструкция также работает без системы охлаждения, что экономит вес. По сравнению с системами на основе турбины , скорость вращения и температура ротора-лопасти двигателя с волновым диском ниже, что создает меньшую нагрузку на материалы и, следовательно, менее высокие требования к материалам, что приводит к более низким затратам на производство и обслуживание. [2]

Более ранние реализации волнового ротора были в основном с осевым потоком , где процесс продувки возврата горячего сжатого воздуха обратно в турбину был сложным. Двигатель с волновым диском использует радиальный и окружной поток, используя центробежные силы для продувки. Изогнутые каналы обеспечивают большую длину для того же диаметра диска по сравнению с прямыми каналами, что позволяет правильно настраивать время прохождения волн.

Текущий статус

Двигатель с волновым диском имеет потенциал для лучшей энергоэффективности по сравнению с обычными конструкциями двигателей внутреннего сгорания и может потенциально сэкономить вес. Возможные применения включают зарядку аккумуляторов в гибридных автомобилях , что может снизить вес примерно на 1000 фунтов (450 кг). [3] [1] [ необходима цитата ] Он обещает быть на 60% эффективнее, на 30% легче и на 30% дешевле в производстве, чем эквивалентный обычный поршневой двигатель, и сократить выбросы на 90%. [4]

Исследователи из Мичиганского государственного университета и Варшавского технологического института утверждают, что у них есть прототип двигателя с волновым диском и генератора электроэнергии, которые могут заменить текущую технологию резервного генератора подключаемых электрических гибридных транспортных средств. [5] Исследовательскую группу возглавляет доцент кафедры машиностроения Норберт Мюллер, и ей было выделено финансирование в размере 2,5 млн долларов США из программы ARPA-E Министерства энергетики США . Команда Мюллера надеялась иметь двигатель/генератор с волновым диском размером с транспортное средство мощностью 25 киловатт (33 л. с.) к концу 2011 года. [6] [7] По состоянию на январь 2013 года проект рассматривает возможность коммерциализации технологии. [8] Исследования продолжаются в Колумбийском университете в 2017 году [9] и в Мичиганском государственном университете. [10]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Ударная волна заставляет гибридные двигатели вращаться, Хелен Найт, New Scientist, 15 марта 2011 г., доступ получен в марте 2011 г.
  2. ^ "Концепции радиально-волновых роторных турбин, нетрадиционные конструкции и приложения" (PDF) . egr.msu.edu. 2004-11-13 . Получено 2011-03-20 .
  3. ^ Волновые диски, генерирующие ударную волну, могут заменить двигатели внутреннего сгорания. Популярный научный журнал, 16.03.2011, дата обращения: март 2011 г.
  4. ^ "Волновой дисковый двигатель". DOE ARPA-E . Получено 2011-04-25 .
  5. ^ "Двигатели с волновыми дисками сделают гибридные автомобили дешевле и эффективнее". ZDnet.com. 2009-11-01. Архивировано из оригинала 4 января 2011 г. Получено 2011-03-20 .
  6. ^ "Университет штата Мичиган получает награду ARPA-E в размере 2,5 млн долларов на создание волнового дискового двигателя/генератора для последовательных гибридных приложений". greencarcongress.com. 2009-10-31 . Получено 2011-03-20 .
  7. ^ "Новый двигатель посылает шоковые волны по всей автомобильной промышленности". NBC News. 2011-04-06. Архивировано из оригинала 7 марта 2016 года . Получено 2011-04-09 .
  8. ^ "Отобраны лауреаты ARPA-E для программы NSF Innovation Corps". 2013-01-22. Архивировано из оригинала 10 октября 2013 г.
  9. ^ Акбари, Пейман - Агоос, Ян (2017-09-19). "Концепция и прогнозирование производительности двухступенчатого волнового дискового двигателя". Серия технических документов SAE . Том 1. SAE International. doi :10.4271/2017-01-2046 – через DO - 10.4271/2017-01-2046.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  10. ^ П. Паррага-Рамирес1, М. Варни2, Э. Тарклесон3, Н. Мюллер. «Разработка экспериментальной установки волнового дискового двигателя». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  • Численное исследование концепции микродвигателя с волновым диском - Международный журнал по газовым турбинам, двигательным установкам и энергетическим системам, декабрь 2008 г., том 2, номер 1
  • Shockwave Engine: Волновой дисковый двигатель, сайт ARPA-E для Мичиганского государственного университета, Министерство энергетики США
  • Каталог:Волновой Дисковый Движок, PESWiki
  • Беседы преподавателей: Норберт Мюллер на YouTube
  • Видео reWorking Michigan, демонстрирующее работающий прототип на YouTube
  • Обзор технологии волнового ротора и ее применения Акбари и Налим, Кафедра машиностроения, Школа инженерии и технологий Пердью, Индианаполис, Индиана, США. Опубликовано в Journal of Engineering for Gas Turbines and Power ОКТЯБРЬ 2006, том 128 / 719. Доступно в марте 2012 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wave_disk_engine&oldid=1256372460"