超临界压力航空燃料热声不稳定流动实验研究

作者： 王彦红   李素芬   来源： 工程热物理学报 年份： 2021 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   热声不稳定   边界预测   发展过程   超临界压力  

描述： 对竖直圆管内超临界压力航空煤油的热声不稳定流动进行了实验研究。考察了不稳定流动工况壁温的振荡特征和发展过程,分析了运行参数对不稳定流动的影响机制,获得了不稳定流动的边界,实现了临界热流密度的预测,弥补了对其发展过程和边界预测研究的不足。结果表明:高热流密度下通道内煤油依次经历三种拟沸腾流动不稳定过程.振荡声响分为三类,基本处于低频范围。根据临界热流密度随质量流量、进口温度和进口压力的变化规律,通过无量纲化建立了不稳定流动的起始预测准则。

超临界压力下航空煤油热声振荡的特性和预测

作者： 王彦红   李素芬   来源： 化工学报 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   不稳定性   边界   预测   传热   超临界流体  

描述： 对竖直上升圆管内超临界压力航空煤油的热声振荡型流动不稳定开展了实验研究。基于边界层理论揭示了热声振荡的形成机理和发展过程,阐述了运行参数对热声振荡边界的影响机制,通过进口拟过冷度和出口拟相变数建立了热声振荡边界的预测准则,解决了热声振荡的终态换热预测问题。结果表明:热物性剧烈波动使稳定的流动边界层和热边界层遭到破坏,引发了强化换热的热声振荡型不稳定流动现象。热声振荡临界热流密度随着质量流速和进口温度提高均增加。高压力下流体热物性变化平缓,流动稳定性增强,更难出现热声振荡现象。热声振荡临界出口拟相变数随着进口拟过冷度增加近似线性下降,从而为避免不稳定流动现象提供了判别依据。

超临界航空煤油RP-3沉积过程的数值研究

作者： 东明   王文博   李素芬   尚妍   来源： 热科学与技术 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 超临界流体　　动力学　　两相流　　计算流体力学  

描述： 基于欧拉-拉格朗日方法,对冷却管道内超临界航空煤油焦炭颗粒沉积过程进行了数值模拟研究。物理模型为内径1.8mm、长度2 000.0mm的细圆管,数值计算模型中考虑了流体对颗粒的曳力、重力、Saffman力和附加质量力等。假设物理模型入口处已产生航空煤油焦炭颗粒,重点研究了航空煤油压力对焦炭颗粒沉积过程的影响。研究结果表明,压力对颗粒沉积过程的影响与颗粒大小、温度有着密切的关系。对于10、50、70μm的焦炭颗粒,煤油处于低温区时,压力对颗粒沉积过程影响并不显著,较高的压力对焦炭颗粒沉积略有抑制作用;然而随着温度的升高,压力升高对颗粒沉积过程具有明显的抑制作用。对于30μm的焦炭颗粒,高压反而有利于颗粒沉积。此外,对不同流动方式下颗粒沉积率进行了研究,结果发现竖直向上管中颗粒沉积率最低。

竖直上升通道RP-3航空煤油不稳定流动换热特性及临界准则

作者： 王彦红   陆英楠   李素芬   来源： 工程热物理学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 临界准则   传热   超临界流体   不稳定流动   3航空煤油   RP  

描述： 针对空–油换热器的冷却换热问题，对竖直上升圆管内超临界压力RP-3航空煤油的不稳定流动换热开展了实验研究。探究了由稳定流动换热向不稳定流动换热的过渡过程，考察了测量参数的振荡特性和机理，阐述了质量流量、进口压力、进口温度对壁温振荡和不稳定边界的影响。提出了两个无量纲参数，建立了不稳定边界预测准则。结果表明：通道施加高热流密度时，边界层对热流的动态响应转化为不稳定振荡，出现不稳定流动换热问题。随着压力提高，边界层内密度梯度减小，高热流密度时边界层稳定性增强，不稳定流动换热的临界热流密度增大。提出的预测准则能合理反映不稳定流动换热的临界热流密度，满足空–油换热器设计的工程需求。

竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油传热恶化实验研究

作者： 王彦红   东明   李素芬   陆英楠   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   拟沸腾数   临界准则   传热恶化   超临界压力  

描述： 为理解空-油换热器中的冷却换热特性，对竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油的换热进行了实验研究。探究了稳态换热特征和换热机理，探讨了质量流量、热流密度、运行压力和进口温度对换热的影响；基于拟沸腾数提出了传热恶化的临界准则以及壁温最大飞升值的预测准则；通过浮升力和热加速判别准则分析了两者对换热的影响；实现了换热关联式预测。结果表明：浮升力和热加速对换热的影响可以忽略。拟沸腾换热机制，即近壁流体膨胀力相比惯性力占主导时，类气态流体层覆盖壁面是传热恶化的原因。当拟沸腾数高于2.5×10-4时，拟沸腾换热机制起作用。最后，探究了泄压过程中的瞬态换热特征。泄压过程中拟沸腾数不断增大，传热恶化加剧，高泄压速率下甚至出现壁温波动。

竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油传热恶化实验研究

作者： 王彦红   东明   李素芬   陆英楠   来源： 推进技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空煤油   拟沸腾数   临界准则   传热恶化   超临界压力  

描述： 为理解空-油换热器中的冷却换热特性，对竖直下降圆管内超临界压力RP-3航空煤油的换热进行了实验研究。探究了稳态换热特征和换热机理，探讨了质量流量、热流密度、运行压力和进口温度对换热的影响；基于拟沸腾数提出了传热恶化的临界准则以及壁温最大飞升值的预测准则；通过浮升力和热加速判别准则分析了两者对换热的影响；实现了换热关联式预测。结果表明：浮升力和热加速对换热的影响可以忽略。拟沸腾换热机制，即近壁流体膨胀力相比惯性力占主导时，类气态流体层覆盖壁面是传热恶化的原因。当拟沸腾数高于2.5×10-4时，拟沸腾换热机制起作用。最后，探究了泄压过程中的瞬态换热特征。泄压过程中拟沸腾数不断增大，传热恶化加剧，高泄压速率下甚至出现壁温波动。

S型通道内超临界RP-3航空煤油换热特性研究

作者： 王彦红   李雨健   李洪伟   李素芬   东明   来源： 工程热物理学报 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： S型通道   强化换热   迪恩涡   3航空煤油   超临界压力   RP  

描述： 为深入理解空–油换热器的主动冷却问题，开展了S型圆管中超临界RP-3航空煤油的换热数值研究。通过管截面温度和流线的分布情况解释了内壁温度、内壁热流密度、换热系数沿流动方向的变化特征。探究了两个弯管段密度、流速和湍动能的分布情况，以揭示离心力对换热的作用机制。通过离心力参数、迪恩数、二次流动能对离心力影响进行了量化评估。结果表明：离心力导致两次壁温和热流周向非均匀分布以及强化换热问题。相比上游弯管段，下游弯管段的离心力作用更强，迪恩涡更显著，二次流动能更大。提高压力、降低热流密度、提高质量流速对离心力影响起到抑制作用。