考虑发动机冷却通道固壁内耦合导热影响的低温甲烷超临界压力传热研究

【摘要】：在考虑发动机冷却通道固壁内耦合导热影响的情况下,开展了低温甲烷在矩形冷却通道中的超临界压力湍流换热数值模拟研究;仔细分析了热流密度及管道几何形状对低温甲烷超临界压力下的流动和传热的影响;得到了流体速度、壁面温度、壁面热流密度等参数的详细变化情况以及Nusselt数的变化规律。计算结果表明:在考虑流固耦合作用时,上壁面施加的热流有一部分会通过固体壁面内的热传导,经由侧壁面传入超临界压力流体,并且随着热流密度的增加,经侧壁面传导的热流所占的比例也会随之增大;减小冷却通道内截面的高宽比,可以提高超临界压力下的换热效果,但流动压降会大大增加,因此冷却通道高宽比的选择需综合考虑传热与压力损失的影响,可以引入热性能参数作为参考;修正的JacksonHall对流换热关系式基本可以适用于本文中的各种工况。 【作者单位】： 浙江大学航空航天学院;
【关键词】： 超临界压力传热 主动冷却 甲烷 流固耦合 数值模拟
【基金】：浙江省自然科学基金(R1100300)~~
【分类号】：TK124
【正文快照】： 碳氢燃料的主动再生冷却技术是超燃冲压发动机及火箭发动机热防护的有效方法,在航空发动机中有潜在的应用价值。甲烷作为一种低温碳氢燃料具有很多优点,相比低温液氢,它的密度更大,而且储存温度也更高;相对其他常温碳氢燃料,如航空煤油,它的传热效果更好,也不易发生结焦积碳

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