超燃沖壓發(fā)動機U型冷卻通道的傳熱過程研究.pdf

1、本文以超燃沖壓發(fā)動機 U型冷卻通道為研究對象。采用數(shù)值仿真為主，理論分析為輔的研究方法。對U型通道構型的傳熱過程進行了理論分析，對U型雙通道構型與傳統(tǒng)直流型通道構型進行了對比，研究分析了冷卻通道幾何參數(shù)對主動冷卻效果的影響，研究分析了冷卻通道系統(tǒng)參數(shù)對冷卻效果的影響，最后設計了新的流動方案，并對不同方案所得到的冷卻效果進行了對比分析。
　　首先，通過數(shù)值仿真對 U型雙通道構型與傳統(tǒng)的直流通道構型進行了對比。研究結果表明：冷卻劑流量

2、相同的情況下，U型通道的冷卻效果要優(yōu)于直流通道，并且冷卻劑流速較低時，U型通道表現(xiàn)出的優(yōu)勢更大。同樣使得壁面的最高溫度低于材料的許用溫度，相比于直流通道，U型通道會使整個壁面的溫度分布更加平緩，從而使得整體冷卻性能更加高效，能夠減少冷卻劑的流量浪費。
　　其次，研究分析了冷卻通道幾何參數(shù)對主動冷卻效果的影響。研究結果表明：整體趨勢上內(nèi)壁厚度越小，越有利于換熱。高寬比越小，通道的底面積越大，得到的冷卻效果越好。適當?shù)脑龃罄邔?，不但?/p>

3、以減小燃氣壁面和冷卻劑壁面的溫度，提高冷卻效果，還可以增強壁面溫度分布的均勻性。隨著通道截面積的增加，燃氣壁，冷卻劑壁的最高溫度和平均溫度都隨之增加，冷卻劑的最高油溫也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。說明適當減小通道的截面積，可以一定程度上提高冷卻效率。
　　再次，研究分析了冷卻通道系統(tǒng)參數(shù)對冷卻效果的影響。研究結果表明：適當?shù)脑龃笕肟诹魉?，可以降低燃氣壁溫度、冷卻壁溫度和煤油最高溫，但隨著流速的增大，對冷卻效果的提升在減弱。適當降低冷卻劑的入口

4、溫度，可以一定程度上提高整體的冷卻效果。在入口流速、入口溫度、底面熱流相同的條件下，入口壓力的變化對煤油本身的物性參數(shù)會有一定的影響，但對于整體的冷卻效果影響很小。增大底面熱流，會增大燃氣壁溫度、冷卻壁溫度和煤油最高溫。
　　最后，設計了變截面通道的流動方案和變出入口位置的流動方案，并對不同方案所得到的冷卻效果進行了對比分析。研究結果表明：隨著入出口截面尺寸比的增大，燃氣壁，冷卻劑壁和煤油最高溫度都隨之增大。主要因為末尾處的冷卻劑