北京
导读：斯图加特大学9月24日公布，研究人员正与德国宇航中心合作，将可适应多种燃料的增材制造喷射技术推向实际应用。新型喷嘴已在实验室实现清洁燃烧，后续将优化制造工艺与几何结构，并开展原型试验。
在太阳能和风能发电不足以满足能源需求时，燃气轮机能够利用天然气发电。研究人员希望通过采用氢、甲醇或其他电制燃料，尽可能降低其运行碳排放。为此，斯图加特大学正在为紧凑型燃气轮机开发燃料喷射系统，使其既能清洁燃烧多种燃料，又能通过增材制造直接集成到燃烧器中。
斯图加特大学航空航天燃烧技术研究所（IVLR）青年研究组负责人法比安·汉普（Fabian Hampp）博士介绍，利用增材制造生产燃气轮机部件已不罕见，但将燃料喷入燃烧室的喷射系统虽然属于关键部件，此前通常并未采用这种制造方法。
汉普正与该校机床研究所（IFW）所长汉斯－克里斯蒂安·默林（Hans-Christian Möhring）教授，以及德国宇航中心（DLR）燃烧技术研究所高级研究员奥利弗·拉梅尔（Oliver Lammel）博士合作，填补这一研发空白。团队计划用增材制造生产紧凑型燃气轮机喷嘴，以降低成本，并支持氢、电制燃料和传统燃料的低排放燃烧。这项名为AMFlexInj的技术转化项目，研究以增材制造微型喷射结构支持多燃料、低排放燃烧系统，并验证相关工艺能否得到更广泛应用。
汽油、煤油、天然气、甲醇和其他电制燃料等含碳气体或液体燃烧时，可能产生烟炱和氮氧化物。由于这些排放物会危害环境和人体健康，需要尽量加以控制。汉普解释，烟炱和氮氧化物主要在燃料与空气混合不充分时形成，因此喷射系统需要尽可能细化燃料雾滴，并形成均匀的混合物。
这也是小型燃气轮机喷嘴此前尚未采用三维打印技术制造的重要原因。在传统金属粉末床熔融工艺中，制造设备先在成形平台上铺设一层薄薄的金属粉末，再用激光进行局部熔化。材料凝固后，平台下降，设备铺设新粉末并重复这一过程，直至零件逐层成形。壁面、空腔和连接通道等复杂结构也由此逐步构建。
默林指出，这些打印结构的表面无法做到完全光滑。当系统需要将精确数量的燃料通过极小孔口，以细雾形式喷入燃烧室时，表面粗糙度就会带来问题。
研究团队设计的新型喷射系统能够在三维打印部件表面仍存在粗糙度的情况下正常工作。为此开发的增材制造方法，使研究人员首次将航空涡轮发动机采用的一种原理小型化，并纳入新的喷嘴设计。默林表示，团队已借助这一设计在实验室实现十分清洁的燃烧过程。由于燃烧器和燃烧室往往已经采用增材制造，新方法有望进一步大幅降低燃气轮机的制造成本。
燃料喷射系统通常针对某一种燃料设计，而新型喷嘴可以适应多种燃料。氢、天然气和黏度相对较高的煤油具有明显不同的物理性质，传统系统通常只能针对特定燃料优化燃料与空气的混合。汉普表示，新喷嘴的特殊结构使多种燃料的清洁燃烧成为可能。
这种适应性具有实际意义，因为未来燃气轮机最终将采用哪些燃料，目前尚不明确。利用新型喷射技术改造现有燃气轮机，也可能有助于降低对某些能源来源的地缘政治依赖。
截至目前，新喷嘴仅在实验室条件下完成试验。研究团队计划先优化增材制造工艺和喷嘴几何结构，再制造原型，并与德国宇航中心斯图加特团队合作，在实际工况下开展多种燃料试验。项目希望同时实现燃料适应性、高功率密度、低排放和低成本。
德国联邦研究、技术与航天部（BMFTR）将为AMFlexInj验证项目提供150万欧元资助，支持期持续至2029年底。在VIP+资助计划框架下，斯图加特大学与德国宇航中心斯图加特团队共同推动研究成果转化为实际应用。该项目的重要前期工作来自ICM自下而上研究项目ICM-BUP-28，以及德国研究基金会（DFG）的SPP 2419—HyCAM项目。
原创文章，转载请注明来自@两机动力控制
（欢迎加小编微信号：gtc6000；QQ群：603094810；资料都存在QQ群文件夹中）
免责声明：本公众号所载内容为本公众号原创或网络转载，转载内容版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权或其他问题，请跟我们联系！转载内容为作者个人观点，并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。本公众号拥有对此声明的最终解释
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
