矩形冷却通道内超临界RP--3航空煤油对流传热数值研究

【类型】学位论文

【作者】王敏飞 

【关键词】 超临界压力 航空煤油 矩形冷却通道 对流换热 数值研究

【摘要】超临界碳氢燃料作为再生冷却剂是高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等领域中一门关键而又有效的热防护技术,因此,对超临界碳氢燃料流动传热问题的研究具有极大的学术意义和工程应用价值。本文选择RP-3航空煤油作为研究工质,应用FLUENT6.3流体计算软件,对超临界压力下RP-3航空煤油在矩形冷却通道内的流动和传热过程进行了数值模拟研究。分析了通道内速度场和温度场的分布规律,同时详细讨论了热流密度、工作压力、进口温度、不同几何形状对流动传热特性的影响。数值计算结果表明：采用FLUENT6.3流体计算软件中的RNG κ-ε模型,并结合强化壁面处理方法可以准确预测超临界RP-3航空煤油在矩形冷却通道中的流动和传热过程。当主流温度处于拟临界温度附近时,流体物性参数变化剧烈,导致换热系数降低,换热出现恶化。在超临界压力下,当热流密度较低时,冷却通道内的流动换热效果较好,并且增大工作压力、降低进口流体温度或提高质量流速均有利于改善冷却通道内的换热性能。随着高宽比的增大,加热壁面部分热量会无法通过固体壁面热传导传导到侧壁面上部,冷却通道上部流体部分未参与主动冷却过程,降低了换热效果,并且随着高宽比的增大,管道内的换热效果会先增强后下降。冷却通道设计成方形(R=1)更有利于超临界RP-3航空煤油在管道内的流动换热。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】大连理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】李素芬

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