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摘要
为聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)超导磁体研究系统提供低温环境，满足CRAFT低温系统需求，设计了15 kW氦透平膨胀机的喷嘴及叶轮。结合一维设计理论，采用CFturbo软件对喷嘴及叶轮进行几何设计，得到喷嘴和叶轮的结构参数。利用数值模拟方法，对喷嘴、叶轮进行了气动特性验证，并研究低温氦气在喷嘴和叶轮流道内的流动特性，获得了其速度场、压力场、温度场和熵分布场。结果表明：压降主要发生在喷嘴中，其在叶轮中较小；温降在喷嘴和叶轮中都有所降低，分别降温6.1 K和5.7 K;流动损失主要来自于叶轮；等熵效率达到82.16%,功率达到17 kW。
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