【壓縮機網】近日，北航寧波研究院先進飛行器與空天動力創新研究中心產世寧副研究員團隊在超臨界流體與新能源交叉領域取得新進展，提出并論證了一種新型“波轉子”超臨界二氧化碳壓縮機技術。研究成果以”Wave rotor as a pressure exchanger for lower rotational speed and lower shaft work in a supercritical carbon dioxide Brayton cycle”為題發表在能源領域頂級期刊《Energy Conversion and Management》（影響因子11.533/Q1）上。

　　該論文第一作者為北航寧波研究院產世寧副研究員，通訊作者為北航航空發動機研究院姚李超助理研究員。論文作者還包括北航宇航學院富慶飛教授、院工程師陳葉宇、以及北航航空發動機研究院劉火星教授。該論文研究工作得到了國家自然科學基金（51906007）、寧波市重大科技攻關暨“揭榜掛帥”項目（2021Z035）以及航空發動機氣動熱力重點實驗室（2021-JCJQ-LB-062-0205）的支持。

　　波轉子超臨界二氧化碳壓縮機與常規葉輪機械的概念與技術參數對比

　　該論文面向碳中和/新能源領域的超臨界二氧化碳布雷頓循環，在國際上首次提出了“波轉子”超臨界二氧化碳壓縮機技術。研究結果表明，該技術與常規的徑流式葉輪機械技術相比，大幅減輕了機械負載（降低轉速至8%、降低機械軸功率至4%）。如此懸殊的旋轉參數對比是基于原理創新：用非定常激波和膨脹波代替轉子機械做功，完成超臨界二氧化碳流體的壓縮和膨脹過程。研究結果還表明，該技術的壓縮性能和機械尺寸與常規技術持平，對超臨界二氧化碳布雷頓循環具有優良的適用性。

　　波轉子超臨界二氧化碳壓縮機與常規葉輪機械的旋轉參數對比

　　該技術用于超臨界二氧化碳布雷頓循環系統，可以從原理上解除其壓縮機部件的轉速限制、有效提高技術可行性和性能優化空間，并且憑借更簡單的轉子結構提高可靠性優化空間，從而有力推動超臨界二氧化碳布雷頓循環系統的成熟化和應用。

　　超臨界二氧化碳流場中的非定常激波和膨脹波傳播現象

　　超臨界二氧化碳布雷頓循環系統是一種極具代表性的清潔能源動力技術，基于超臨界流體性質，發揮增效、降碳的綜合技術優勢，受到國內外的廣泛關注。然而其壓縮機部件的研發正在面臨壓縮性能與轉子機械負載難以兼顧的瓶頸問題。產世寧副研究員團隊則在航空發動機領域的長期研究中提煉基礎原理、推廣到超臨界二氧化碳領域，為其提供了一種新的思路和方法，具有廣闊的應用和轉化前景。相關研究方向契合國家“碳中和”戰略規劃，助力浙江省航空產業“十三五”發展規劃、寧波市“科技創新2025”重大專項中“新能源與節能環保”專項的實施。