沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁火焰筒冷卻研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的飛速提升，各種新穎的燃燒室火焰筒冷卻方法和結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁火焰筒冷卻技術(shù)就是其中之一。
　　 本文對(duì)該技術(shù)開展的研究包括四個(gè)方面。首先，對(duì)沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁復(fù)合冷卻方式的基礎(chǔ)流動(dòng)與換熱特性進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，研究了沖擊-致密微孔壁當(dāng)量孔流量特性、致密微孔壁冷側(cè)沖擊換熱、氣膜側(cè)對(duì)流換熱、孔內(nèi)對(duì)流換熱以及氣膜絕熱冷卻效率等。實(shí)驗(yàn)中考慮了多個(gè)氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)流動(dòng)和換熱的影響，分析了該復(fù)

2、合冷卻方式流動(dòng)與換熱的變化規(guī)律，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)擬合了換熱經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則關(guān)系式。
　　 其次，分別對(duì)采用沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁冷卻方式的單頭部燃燒室和全尺寸環(huán)形燃燒室的火焰筒壁面冷卻效果進(jìn)行了研究。通過單頭部燃燒室實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)比了多種孔配置的沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁的冷卻效果，為篩選具有最佳綜合冷效的浮動(dòng)壁結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。環(huán)形燃燒室的實(shí)驗(yàn)完全模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，驗(yàn)證了沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁結(jié)構(gòu)的冷卻效果。
　　 然后，通過數(shù)值模擬，采

3、用ANSYS軟件的熱分析模塊，結(jié)合本文基礎(chǔ)傳熱實(shí)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)資料的換熱準(zhǔn)則關(guān)系式進(jìn)行了沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁三維壁溫計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析。
　　 最后，本文就如何將沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁這一新穎的火焰筒冷卻技術(shù)可靠有效地運(yùn)用到高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了簡要的展望，提出了一些研究建議。
　　 本文的研究表明：
　　 a.沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁火焰筒冷卻技術(shù)的冷卻用氣量較少，冷卻氣量僅為火焰筒總進(jìn)氣量的

4、18％~20％；火焰筒壁溫較低，均不高于900℃；壁溫梯度較小，在一個(gè)瓦塊上沿流動(dòng)方向最大的溫差約為200℃左右，遠(yuǎn)比一段縫槽氣膜冷卻的壁溫差要小。
　　 B.影響沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁綜合冷卻效果的因素很多，這些因素相互矛盾和制約。所以在實(shí)際應(yīng)用中，沖擊-致密微孔浮動(dòng)壁冷卻結(jié)構(gòu)的參數(shù)配置應(yīng)靈活選取和調(diào)配，以利于與燃燒室的其它設(shè)計(jì)性能參數(shù)相匹配。
　　 C.浮動(dòng)瓦塊三維壁溫場計(jì)算方法具有工程適用性，快捷方便，具有較高的計(jì)算