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液氧/甲烷火箭发动机波纹状再生冷却通道的换热特性 被引量:1
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作者 王建明 吴政源 +2 位作者 王一攀 陈祎航 徐微 《推进技术》 北大核心 2025年第3期162-172,共11页
为了提高液氧/甲烷发动机再生冷却通道的换热效率,提出了波纹形状冷却通道结构。编程计算得到甲烷随温度压力同时变化的冷却剂物性参数,对软件进行用户自定义函数(UDF)二次开发,进而对发动机推力室与再生冷却通道进行了燃烧传热耦合模... 为了提高液氧/甲烷发动机再生冷却通道的换热效率,提出了波纹形状冷却通道结构。编程计算得到甲烷随温度压力同时变化的冷却剂物性参数,对软件进行用户自定义函数(UDF)二次开发,进而对发动机推力室与再生冷却通道进行了燃烧传热耦合模拟。对比了波纹通道与光滑通道的换热能力,结果表明:壁面波纹形状使冷却剂在通道内充分掺混,降低了壁面的法向温度梯度,冷却效果更好。当波高H=0.6 mm时波纹通道相较于光滑通道最高温度和平均温度分别降低93.9 K和24.9 K。波纹通道形状决定波纹通道的换热能力,进一步研究了不同波纹高度与进口雷诺数对冷却通道换热性能的影响,当H<0.4 mm时换热能力较弱,H>0.6 mm时流动阻力激增,在进口雷诺数为1.8×10^(5)时,波纹通道的综合换热因子更高。 展开更多
关键词 液氧/甲烷发动机 再生冷却 耦合传热 波纹通道 数值模拟
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层板冷却特性的实验与数值模拟研究 被引量:29
2
作者 全栋梁 刘松龄 +2 位作者 李江海 许都纯 游绍坤 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期134-138,共5页
在大尺寸低速回流式风洞内对一种应用于涡轮叶片的典型的层板结构进行了流阻特性和冷却特性的实验研究,获取了该层板综合冷却效果与层板两侧压比的关系,结果表明层板具有很高的冷却效果。运用商用软件Fluent6 0对其进行了流固耦合传热计... 在大尺寸低速回流式风洞内对一种应用于涡轮叶片的典型的层板结构进行了流阻特性和冷却特性的实验研究,获取了该层板综合冷却效果与层板两侧压比的关系,结果表明层板具有很高的冷却效果。运用商用软件Fluent6 0对其进行了流固耦合传热计算,分析了层板内部复杂的流动和换热情况,得到了在不同的进出口条件下该层板的综合冷却效果。计算结果和实验值进行了比较,两者符合较好,表明通过数值计算获取层板冷却效果的方法是可行的。 展开更多
关键词 涡轮叶片 多孔板 冷却 耦合 数值仿真
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液氧煤油发动机高压推力室冷却技术 被引量:11
3
作者 陈建华 张贵田 +1 位作者 夏开红 吴海波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期242-245,259,共5页
针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气... 针对液氧煤油发动机高室压推力室冷却技术,讨论了多条内冷却环带、人为粗糙度、内壁铣槽结构和隔热镀层等主要技术措施。对带人为粗糙度的平直通道内流动进行了二维和三维时均流数值模拟,分析了人为粗糙度局部强化换热机理。对多条液气膜冷却环带进行了数值模拟,分析了内冷却流量对冷却的影响。研究结果表明,合理设置人为粗糙度和采用冷却环带技术可有效降低推力室局部气壁温,以煤油为冷却剂的高压推力室冷却方案应以再生冷却结合多条液气膜冷却技术为主,综合采取人为粗糙度、高导热材料、隔热镀层等技术措施。 展开更多
关键词 液氧煤油发动机 推力室 液膜冷却 强化换热 再生冷却 人为粗糙度
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耐高温复合材料的主动冷却实验和数值计算研究 被引量:14
4
作者 彭丽娜 何国强 +1 位作者 刘佩进 魏祥庚 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1668-1672,共5页
高超声速吸气式发动机面临着严重的热防护问题,同时还存在着燃料和冷却剂不匹配的问题,必须使用耐高温材料与主动冷却相结合的冷却策略。针对一种使用陶瓷基耐高温复合材料的主动冷却模式开展了实验和数值研究,该多层材料主动冷却模式... 高超声速吸气式发动机面临着严重的热防护问题,同时还存在着燃料和冷却剂不匹配的问题,必须使用耐高温材料与主动冷却相结合的冷却策略。针对一种使用陶瓷基耐高温复合材料的主动冷却模式开展了实验和数值研究,该多层材料主动冷却模式结合了主动冷却和耐高温复合材料的优点。基于这种主动冷却模式设计了一种多层材料组成主动冷却实验装置。利用燃气发生器提供的高热流环境对主动冷却实验装置开展了实验研究,并建立了一维非稳态复合结构的传热模型,模拟了不同材料组成的多层复合结构中的非稳态温度场。研究表明:基于C/SiC复合材料的多层材料主动冷却结构在高温高热流环境中的冷却能力较强,可以在使用较少冷却剂的条件下使发动机壳体内部的温度保持在可靠工作的范围内,说明使用基于耐高温复合材料的主动冷却模式是解决高超声速吸气式发动机热防护问题的新途径。 展开更多
关键词 高超声速吸气式发动机 热防护 陶瓷基耐高温复合材料 主动冷却 复合结构
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低温推进剂双管输送系统循环预冷实验研究 被引量:9
5
作者 张亮 林文胜 +1 位作者 鲁雪生 顾安忠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期51-53,96,共4页
为了抑制火箭发动机中低温推进剂输送管路中产生的间歇泉现象,采用液氮为工质,进行了低温推进剂双管输送循环预冷模拟实验研究。研究了输送管壁不同绝热条件、贮箱增压及气体引射对自然循环预冷过程的影响。通过实验获得了循环管路的循... 为了抑制火箭发动机中低温推进剂输送管路中产生的间歇泉现象,采用液氮为工质,进行了低温推进剂双管输送循环预冷模拟实验研究。研究了输送管壁不同绝热条件、贮箱增压及气体引射对自然循环预冷过程的影响。通过实验获得了循环管路的循环压差及管路温度分布。结果表明:管壁绝热条件相差越大,循环压差越大;贮箱压力增大,循环压差降低;气体引射的作用不大;双管输送循环预冷系统中的低温流体形成了自然循环,可以有效抑止低温推进剂输送管路中的间歇泉现象产生。 展开更多
关键词 低温推进剂 推进剂输送 管道 低温流体 循环 试验
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液体火箭发动机推力室冷却通道传热优化计算 被引量:9
6
作者 吴峰 王秋旺 +2 位作者 罗来勤 曾敏 孙纪国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期197-200,共4页
采用标准k-ε两方程湍流模型对液体火箭发动机推力室再生冷却通道三维湍流流动与传热过程进行了数值预测,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,通过两种优化方案来改变推力室冷却通道的深宽比。方案一为保... 采用标准k-ε两方程湍流模型对液体火箭发动机推力室再生冷却通道三维湍流流动与传热过程进行了数值预测,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化,通过两种优化方案来改变推力室冷却通道的深宽比。方案一为保持冷却通道的深度及肋宽不变,通过改变推力室壁面通道个数来改变通道的深宽比,方案二为保持通道数目不变,通过增加或降低通道高度来改变通道的深宽比。以此计算在不同通道深宽比下推力室壁面的传热特性,并进行了优化分析。计算结果表明:存在着一个最佳冷却通道个数,使得推力室壁面再生冷却效果达到最佳;在相同质量流量下,降低通道高度能够强化推力室传热,但同时增加了进出口压差。 展开更多
关键词 液体推进剂火箭发动机 湍流模型 推力室 再生冷却 通道 优化分析
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低温液体火箭发动机循环预冷模拟试验 被引量:10
7
作者 钟轶魁 陈国邦 +5 位作者 甘智华 张福忠 张化照 黄笑鹏 陆扬 田玉蓉 《低温工程》 CAS CSCD 北大核心 2001年第5期23-30,36,共9页
进行了低温液体火箭发动机自然循环预冷过程的模拟实验 ,试验证明了回流管进入储箱液面之上和进入液面之下的两种方案均可实现自然循环预冷 ,但是要维持自然循环继续进行 ,前者必须增加引射 ,而后者不需引射。
关键词 低温推进剂 火箭 自然循环 预冷模拟试验 低温液体火箭发动机
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真空多层绝热LHe输送管设计计算与传热分析 被引量:11
8
作者 陈长琦 乐瑞文 +2 位作者 欧阳峥嵘 孙铭 胡纯栋 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2006年第8期937-940,共4页
文章根据系统对输送管的性能要求,进行了LHe输送管结构设计和绝热材料的选型,计算真空多层绝热管的真空性能及传热性能的主要参数,求出其真空夹层的最大允许漏率及单位管长的热损失。经NBI实验,表明该管在100 L LHe输送中热损小,满足设... 文章根据系统对输送管的性能要求,进行了LHe输送管结构设计和绝热材料的选型,计算真空多层绝热管的真空性能及传热性能的主要参数,求出其真空夹层的最大允许漏率及单位管长的热损失。经NBI实验,表明该管在100 L LHe输送中热损小,满足设计需要。 展开更多
关键词 真空多层绝热 Lhe输送管 传热分析
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气氧/煤油发动机水冷推力室壁热分析 被引量:6
9
作者 刘伟强 姜春林 +2 位作者 周进 王振国 陈启智 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第2期13-16,共4页
针对气氧/煤油地面试验发动机的热防护问题,采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型,对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室... 针对气氧/煤油地面试验发动机的热防护问题,采用非定常三维壁温分布模型为主体的分析模型,对槽道式水冷推力室壁温特性进行了计算分析。燃气流与冷却水流采用一维流动模型计算。应用有限差分方法确定了燃气与室壁的换热热流、推力室壁温分布,给出了壁温随时间变化的规律,讨论了冷却水流量对壁温的影响。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 冷却 推力室壁 热分析 温度分布
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液体火箭发动机自然循环回路预冷非稳态数学模型 被引量:9
10
作者 陈二锋 厉彦忠 +1 位作者 程向华 余锋 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1127-1131,共5页
针对液体火箭发动机自然循环回路预冷过程中的非稳态流动与传热问题,构建了一组涵盖主要传热工况的管壁与低温流体间的传热模型,耦合了循环回路的释热方程和低温流体间的流动传热方程,并采用二分法迭代求解自然循环回路预冷过程中的非... 针对液体火箭发动机自然循环回路预冷过程中的非稳态流动与传热问题,构建了一组涵盖主要传热工况的管壁与低温流体间的传热模型,耦合了循环回路的释热方程和低温流体间的流动传热方程,并采用二分法迭代求解自然循环回路预冷过程中的非稳态循环流量,建立了液体火箭发动机自然循环回路预冷的一维非稳态均相流动数学模型.与已有传热模型相比,在膜态沸腾阶段引入了反环状流膜态沸腾模型和弥散流膜态沸腾模型,保证了膜态沸腾从全液相到全气相过渡过程中物理意义上的逻辑自洽性,并以输送管为例,验证了液体火箭发动机自然循环回路预冷模型的有效性. 展开更多
关键词 液体火箭发动机 自然循环 回路预冷 膜态沸腾
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吸热型碳氢燃料催化裂解热沉测定 被引量:7
11
作者 何龙 郭永胜 +1 位作者 王彬成 林瑞森 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期278-281,共4页
报道了一套高温下测量吸热型碳氢燃料催化裂解热沉的稳态热导型流动热量计,仪器常数标定结果线性关系良好,符合Tian's方程,可以正常工作;测定了500℃和600℃下吸热型碳氢燃料RL7及NNJ 150在SAPO 34分子筛催化剂上的催化裂解热沉,并... 报道了一套高温下测量吸热型碳氢燃料催化裂解热沉的稳态热导型流动热量计,仪器常数标定结果线性关系良好,符合Tian's方程,可以正常工作;测定了500℃和600℃下吸热型碳氢燃料RL7及NNJ 150在SAPO 34分子筛催化剂上的催化裂解热沉,并与相同条件下热裂解热沉相比较,结果表明,吸热型碳氢燃料在SAPO 34分子筛催化剂上发生催化裂解能够比热裂解获得更高的热沉,燃料吸热工作温度可降低100℃。 展开更多
关键词 吸热燃料 烃类燃料 催化 裂化 热沉 热量器
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低温输液泵自然循环预冷模拟试验 被引量:7
12
作者 李琦芬 陈国邦 +3 位作者 谢雪梅 钟轶魁 郑锡亮 包锐 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期167-173,共7页
介绍了低温液体自然循环预冷方案, 并以液氮为模拟推进剂, 进行一系列循环预冷模拟试验, 包括常压或增压环境、气相回流或液相回流、小管径或大管径、回流管绝热或裸露、自流或引射等各种组合。通过分析对比各状态试验时系统所获得的温... 介绍了低温液体自然循环预冷方案, 并以液氮为模拟推进剂, 进行一系列循环预冷模拟试验, 包括常压或增压环境、气相回流或液相回流、小管径或大管径、回流管绝热或裸露、自流或引射等各种组合。通过分析对比各状态试验时系统所获得的温度、压力数据, 得出气相回流循环预冷试验较液相回流循环预冷试验更能快速、持续地预冷系统, 增压和引射在特定条件下有利于系统保持循环状态等结论。 展开更多
关键词 低温推进剂火箭发动机 低温冷却 自然循环 试验
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液体火箭发动机推力室冷却通道流动与传热数值研究 被引量:10
13
作者 吴峰 王秋旺 +1 位作者 罗来勤 孙纪国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期389-393,共5页
采用气固耦合算法对液体火箭发动机推力室再生冷却通道的流动与传热过程进行了三维湍流流动与传热数值模拟,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化。应用大涡模拟及标准k-ε双方程模型两种湍流模型分别进行数... 采用气固耦合算法对液体火箭发动机推力室再生冷却通道的流动与传热过程进行了三维湍流流动与传热数值模拟,冷却工质为氢气,其密度、导热系数、动力粘度随着温度和压力而变化。应用大涡模拟及标准k-ε双方程模型两种湍流模型分别进行数值模拟,详细揭示了再生冷却通道固体区和流体区内的速度场和温度场,并在不同的计算网格数目下对两种湍流模型的计算结果进行了对比。结果表明,在相同的网格条件下,标准k-ε双方程模型与实验数据的吻合精度比大涡模拟模型更好,且满足工程计算精度。随着网格数的增加,大涡模拟的计算精度逐渐得到改善。 展开更多
关键词 气固耦合算法 液体推进剂火箭发动机 推力燃烧室 再生冷却 通道 湍流模型
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火箭发动机液氢预冷回路非稳态传热特性研究 被引量:5
14
作者 王磊 厉彦忠 +2 位作者 李翠 陈二锋 程向华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期120-124,共5页
针对液氢预冷火箭发动机自然循环回路的流动与传热过程,建立了一维非稳态均相模型来研究预冷过程中管路的温降特性.在膜态沸腾阶段引入过渡膜态沸腾,保证了弥散流膜态沸腾向反环状流膜态沸腾的合理过渡.一般流体的膜态沸腾起始壁温TL大... 针对液氢预冷火箭发动机自然循环回路的流动与传热过程,建立了一维非稳态均相模型来研究预冷过程中管路的温降特性.在膜态沸腾阶段引入过渡膜态沸腾,保证了弥散流膜态沸腾向反环状流膜态沸腾的合理过渡.一般流体的膜态沸腾起始壁温TL大于核态沸腾最高壁温TCHF,而氢的TL小于TCHF,使得氢的沸腾曲线不同于其他流体,造成计算时传热与流型转换的不连续,因此考虑以TCHF作为膜态沸腾起始壁温,以TL作为核态沸腾最高壁温,通过增加过渡沸腾区来确保计算顺利进行.计算发现:预冷过程中,回路管壁温沿流动方向表现出从高到低的逆向分布规律,最高壁温点位于反环状流向弥散流过渡区间处,最高壁温点位置随时间逐渐向下游推进. 展开更多
关键词 自然循环 膜态沸腾 液体火箭 预冷
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液体火箭发动机层板式预燃室液氧发汗冷却热控制 被引量:10
15
作者 刘伟强 陈启智 吴宝元 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期10-14,共5页
讨论了富氧预燃室液氧发汗冷却的分析计算方法。发汗流对燃气热流的阻隔分析采用Bartle-Leadon修正方法来完成,室壁温度分布和热穿透深度应用结构层板与发汗流存在温差的传热模型获得。讨论了发汗流压降和控制流道长度对... 讨论了富氧预燃室液氧发汗冷却的分析计算方法。发汗流对燃气热流的阻隔分析采用Bartle-Leadon修正方法来完成,室壁温度分布和热穿透深度应用结构层板与发汗流存在温差的传热模型获得。讨论了发汗流压降和控制流道长度对预燃室壁温的控制作用。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 预燃室 发汗冷却 热控制
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吸热型碳氢燃料热裂解焦的性质研究 被引量:6
16
作者 郭永胜 何龙 +1 位作者 方文军 林瑞森 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期300-304,共5页
采用挂片测焦的方法,测定了吸热型碳氢燃料S-1结焦速率随裂解时间的变化,结果显示随反应时间的延长,燃料的结焦速率基本呈现增加趋势。利用能量弥散X射线分析对金属挂片渗碳现象的考察结果显示,挂片焦中明显有金属原子的迁移。还利用仪... 采用挂片测焦的方法,测定了吸热型碳氢燃料S-1结焦速率随裂解时间的变化,结果显示随反应时间的延长,燃料的结焦速率基本呈现增加趋势。利用能量弥散X射线分析对金属挂片渗碳现象的考察结果显示,挂片焦中明显有金属原子的迁移。还利用仪器分析手段对吸热型碳氢燃料S-1在700℃时裂解所生成焦的性质进行了考察,元素分析结果显示随反应时间的延长焦的氢碳比变低,扫描电镜对焦表面形态结构的研究结果显示热处理温度对焦的结构有着很大的影响。对可溶焦的分析结果显示,S-1裂解结焦并不是单一历程,结焦过程的中间产物基本分芳烃类与非芳烃类两种。 展开更多
关键词 结焦 氢碳比 渗碳 吸热型碳氢燃料
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不同回流位置液体火箭发动机循环预冷回路特性 被引量:8
17
作者 程向华 厉彦忠 陈二锋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期646-650,共5页
液体火箭发动机的循环预冷是复杂的传热过程并且受到很多因素的影响,回流口位置则是影响管路预冷效果的重要因素。为了研究不同回流位置对液体火箭发动机预冷效果的影响,文中采用一维均相平衡态流体模型,通过离散化方法分析了不同回流... 液体火箭发动机的循环预冷是复杂的传热过程并且受到很多因素的影响,回流口位置则是影响管路预冷效果的重要因素。为了研究不同回流位置对液体火箭发动机预冷效果的影响,文中采用一维均相平衡态流体模型,通过离散化方法分析了不同回流位置时循环预冷过程中泵体温度的变化规律及预冷管路中流体各参数的分布趋势,得出回流上升管出口最佳位置。 展开更多
关键词 循环预冷回路^+ 回流 液氧贮箱 截面含气率
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燃气非平衡流再生冷却流动传热数值模拟 被引量:19
18
作者 康玉东 孙冰 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期119-124,共6页
为准确预测液体火箭发动机推力室身部再生冷却换热状况,采用数值模拟方法,对燃气、推力室壁和超临界气氢进行三维流动和换热耦合计算。采用6组分9步反应动力学模型计算燃气的非平衡化学反应,采用DO模型计算燃气辐射换热,考虑超临界气氢... 为准确预测液体火箭发动机推力室身部再生冷却换热状况,采用数值模拟方法,对燃气、推力室壁和超临界气氢进行三维流动和换热耦合计算。采用6组分9步反应动力学模型计算燃气的非平衡化学反应,采用DO模型计算燃气辐射换热,考虑超临界气氢物性随温度和压力的变化。获得了室壁温度场、燃气及冷却剂流场。结果表明,Redlich-Kwong方程、Peng-Robinson方程、Lucas法、TRAPP法能分别准确计算超临界氢的密度、定压比热容、粘度、导热系数,采用燃气非平衡流计算所得流场值更符合实际情况。 展开更多
关键词 再生冷却 化学非平衡流 流动 传热 数值仿真
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典型结构的层板发汗冷却推力室传热特性的推算方法 被引量:6
19
作者 刘伟强 陈启智 吴宝元 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第6期15-19,共5页
针对典型的层板发汗冷却结构,提出了利用一个推力室的实验数据来计算另一推力室所需发汗流强的方法。在一种发动机推力室壁面发汗冷却实验数据测出以后,对同一发动机或另一发动机推力室壁采用不同的冷却剂、不同的壁面材料时的受热壁... 针对典型的层板发汗冷却结构,提出了利用一个推力室的实验数据来计算另一推力室所需发汗流强的方法。在一种发动机推力室壁面发汗冷却实验数据测出以后,对同一发动机或另一发动机推力室壁采用不同的冷却剂、不同的壁面材料时的受热壁面工作温度与发汗流强的关系,由迭代计算完成。作为分析实例,利用氦气发汗冷却的试验数据对氢气发汗冷却流强进行了计算,其结果得到了实验的验证。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 发汗冷却 传热 数值计算 推力室
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金刚石纳米薄膜法向热导率的分子动力学模拟 被引量:4
20
作者 吴国强 孔宪仁 +1 位作者 孙兆伟 王亚辉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期751-754,760,共5页
结合卫星“微型核”的特点,用分子动力学模拟的方法研究了金刚石晶体的热导率与其厚度和温度的依变关系。采用平衡分子动力学的方法(EMD)模拟了晶向(001)的金刚石纳米薄膜法向热导率;采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了晶向(111)的... 结合卫星“微型核”的特点,用分子动力学模拟的方法研究了金刚石晶体的热导率与其厚度和温度的依变关系。采用平衡分子动力学的方法(EMD)模拟了晶向(001)的金刚石纳米薄膜法向热导率;采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟了晶向(111)的金刚石法向热导率。模拟的结果表明:金刚石纳米薄膜的法向热导率显著小于对应大体积晶体的实验值,并随着厚度的增加而增加;在模拟范围内法向热导率与薄膜厚度呈近似线性关系;薄膜热导率在模拟厚度为2.05334nm时随着温度的增加而增加;在模拟厚度为2.874676nm时,则随着温度的增加而下降。 展开更多
关键词 热导率 纳米薄膜 尺寸效应 平衡分子动力学 非平衡分子动力学
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