磁控等离子体对航空发动机尾喷管流动传热的影响

【类型】学位论文

【作者】张炎 

【关键词】 诱导磁场方程,对流传热,等离子体,尾喷管,磁流体流动

【摘要】航空发动机尾喷管壁承受来自高温燃气的热负荷,是发动机的高温部件之一,在巡航状态下其红外辐射强度最高。鉴于磁控等离子体具有降低壁面摩擦阻力和对流传热的能力,本文提出运用磁控等离子体隔离高温气体与喷管壁面,从而减少高温气体向壁面的传热量,降低喷管壁面温度,达到减少红外辐射强度的目的。另外喷出的等离子体会继续包裹尾喷流,起到吸收和散射电磁波的作用。本文对喷管内高温气体和磁控等离子体的流动和传热过程以及等离子体包裹尾喷流的流动特性进行了数值模拟。 论文采用诱导磁场方程求解诱导磁场,由安培定律求得诱导电流,从而得到洛仑兹体积力。将反应电磁作用的修正项添加到湍流方程中得到修正的湍流两方程模型,模拟磁场对湍流的影响。运用mixture模型处理高温气体与等离子体的交界面。运用FLUENT程序中的标量输运方程求解器求解诱导磁场方程和修正的湍流方程,并很好地模拟出经典的哈特曼磁流体流动,从而验证了该程序的可靠性。利用该程序研究了哈特曼数对等截面喷管内等离子体和高温气体的速度、温度、体积分数、湍流强度及壁面温度的影响。结果表明磁场能降低高温气体对等离子体的掺混,抑制等离子体的湍流,减少高温气体向壁面的传热量,达到...

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】黄护林

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