超燃冲压发动机燃烧室壁面再生冷却研究

【类型】学位论文

【作者】袁鑫 

【关键词】 3,超燃冲压发动机,人为粗糙元,再生冷却,RP

【摘要】超燃冲压发动机燃烧室壁面面临着极为恶劣的高温工作环境,严重影响了发动机工作性能,采用航空煤油作为冷却工质对燃烧室壁面进行超临界再生冷却是解决其过热问题的有效方案。分析了航空煤油RP-3三组分模拟替代燃料热物性参数在超临界压力下的变化趋势。对RP-3在圆形冷却管道和矩形通道内的超临界流动和传热现象进行了数值模拟,考察了在通道内壁设置人为粗糙元的形状、间高比和高度,以及矩形通道高宽比对超临界压力下RP-3流动传热过程的影响规律。航空煤油RP-3三组分替代燃料模型计算得出的热物理特性结果总体上与实验数据吻合良好。但目前提出的各种RP-3模拟替代燃料对高温区航空煤油RP-3热物性的预测能力不足,对RP-3航空煤油热物性参数计算时需考虑高温高压下真实航空煤油中大分子化合物的裂解问题。为了能更好的预测RP-3的临界温度,模拟替代燃料总摩尔质量应尽量接近于真实航空煤油RP-3的摩尔质量。相比于矩形或梯形粗糙元结构,三角形粗糙元结构更能避免受热壁面温度的快速上升。人为粗糙元高度为0.1 mm,圆管通道中粗糙元间高比为5、矩形通道中粗糙元间高比为10时,既保证粗糙元附近的涡流充分发展,又能使航空煤油得到后面粗糙元的及时扰动。合理的设置矩形通道高宽比同样能够强化航空煤油与壁面之间的对流换热。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2017

【导师姓名】曾文;寇志海

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