General Design and Thermodynamic Analysis of a Supercritical Carbon Dioxide Cannon;超临界二氧化碳气体炮总体设计与热力学计算

ZHANG Fan; LIU Hongrui; WU You

doi:10.1007/s11630-020-1376-1

热科学学报 >

2021 , Vol. 30 >Issue 1: 123 - 132

DOI: https://doi.org/10.1007/s11630-020-1376-1

Engineering thermodynamics

General Design and Thermodynamic Analysis of a Supercritical Carbon Dioxide Cannon;超临界二氧化碳气体炮总体设计与热力学计算

ZHANG Fan; LIU Hongrui; WU You

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网络出版日期: 2023-07-04

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摘要

中文导读：本文基于二氧化碳（CO2）在定容状态下的热力学循环提出了一种新型的超临界二氧化碳(SCO2)炮。首先，利用维里方程和NIST数据库对SCO2的性质进行了精确描述，并对热力学循环进行了分析，以火炮出口速度为目标函数，得到优化方程，然后在此基础上，对该炮的结构参数，如隔板厚度、身管长度、CO2填充量等参数进行了优化；最后，利用FLUENT仿真软件计算了发射过程中的流场和速度变化。在外场试验中，采用超高压传感器和高速摄像机测量了不同工况下炮筒轴向压力分布和弹丸出口速度，结果表明各项性能指标均能达到设计要求。本文研制的新型超临界二氧化碳炮具有安全性高、成本低、装载速度快等明星优点，可应用于救灾、维和、反恐等多种场合，且独特的储能方式和热力学设计保证了其后续改进与发展潜力。

关键词： supercritical carbon dioxide (SCO2) cannon, state equation, thermodynamic analysis, field test

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ZHANG Fan; LIU Hongrui; WU You . General Design and Thermodynamic Analysis of a Supercritical Carbon Dioxide Cannon;超临界二氧化碳气体炮总体设计与热力学计算[J]. 热科学学报, 2021 , 30(1) : 123 -132 . DOI: 10.1007/s11630-020-1376-1

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