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空-油换热器对变循环航空发动机总体性能的影响研究
被引量：
2
1
作者
温奇
裴鑫岩
+1 位作者
田鸿宇
侯凌云
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期32-41,共10页
为解决变循环涡扇发动机涡轮前温度和涡轮冷却气体温度升高使得涡轮冷却效果降低的问题,以航空燃料作为冷源降低涡轮冷却气体温度,将空-油换热器应用在变循环发动机中,建立了变循环发动机的性能仿真模型。同时引入空油换热的冷却性能计...
为解决变循环涡扇发动机涡轮前温度和涡轮冷却气体温度升高使得涡轮冷却效果降低的问题,以航空燃料作为冷源降低涡轮冷却气体温度,将空-油换热器应用在变循环发动机中,建立了变循环发动机的性能仿真模型。同时引入空油换热的冷却性能计算模型,评估采用超临界航空煤油作为冷却介质后,考虑航空煤油超临界喷射、燃烧、涡轮冷却、冷却空气流量、耗油率等参数及相关性能的影响,构建了以超临界航空煤油为纽带的燃烧/冷却热耦合的能量交互分析方法。利用所建立的变循环发动机仿真模型,开展了起飞、快速爬升、超声速巡航、超声速加力和最大推力5种典型飞行状态的总体性能计算,通过比对是否使用空-油换热器对涡轮静叶冷却的计算结果,分析了各个状态下空油换热对变循环发动机总体性能的影响。结果表明:在起飞状态时,采用空-油换热器可以较明显提升发动机总体性能,降低单位燃油消耗率1.86%和提升推力0.95%。因此,通过空-油换热器对变循环航空发动机涡轮冷却气体进行冷却可以有效提高发动机不同状态的性能水平。
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关键词
变循环发动机
空-油换热器
涡轮冷却
仿真模型
总体性能分析
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职称材料
水平内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热数值研究
被引量：
1
2
作者
王彦红
孙文清
+2 位作者
贾玉婷
东明
李洪伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期190-199,共10页
针对航空换热器的应用,对水平内螺纹管中RP-3航空煤油的超临界换热进行了数值研究,着重考察煤油压力和螺纹升角对换热的影响。基于管截面温度、密度、局部质量流速、流线分布状况,揭示周向非均匀传热恶化的机理。通过类气膜温度梯度和...
针对航空换热器的应用,对水平内螺纹管中RP-3航空煤油的超临界换热进行了数值研究,着重考察煤油压力和螺纹升角对换热的影响。基于管截面温度、密度、局部质量流速、流线分布状况,揭示周向非均匀传热恶化的机理。通过类气膜温度梯度和旋流动能的演变以定量表征类气膜程度和旋流强度。提出了适用于周向四个位置努塞尔数预测的换热关联式。结果表明:流动性差的类气膜在冷流体和热壁面之间形成阻隔,导致传热恶化问题。浮升力作用致使流场和温度场出现畸变,类气膜厚度周向不均,产生局部超厚类气膜,对应的传热恶化加剧。厚类气膜区和二次流涡在浮升力和螺纹旋流耦合机制下沿流动方向不断逆时针改变位置。提高煤油压力有利于削弱和延后类气膜效应,且使旋流强度下降。随着螺纹升角增大,类气膜效应略有削弱和后延,旋流强度显著提高。换热关联式预测偏差普遍位于±10%的误差范围。
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关键词
空-油换热器
内螺纹管
超临界
换热
浮升力
类气膜温度梯度
旋流强度
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职称材料
并联通道中超临界RP-3航空煤油流量分配特性数值研究
3
作者
王彦红
李雨健
+1 位作者
贾玉婷
李洪伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期135-146,共12页
针对热流偏差下空-油换热器的应用,进行了三种类型并联通道中超临界压力RP-3航空煤油流量分配数值研究,探究了进口压力、进口温度、进口总流量、进出口布置对双通道流量分配的影响机制。通过摩擦压降和加速压降的演变机制揭示了流量非...
针对热流偏差下空-油换热器的应用,进行了三种类型并联通道中超临界压力RP-3航空煤油流量分配数值研究,探究了进口压力、进口温度、进口总流量、进出口布置对双通道流量分配的影响机制。通过摩擦压降和加速压降的演变机制揭示了流量非对称分配的原因,讨论了通道质量流速和温度的分布特征及其对换热的影响,进行了(火积)耗散效应分析。根据热流密度比值和运行参数提出了流量偏差的预测准则,预测偏差处于±15%范围内。结果表明:随着双通道热流差别增大,两者流量偏差增大,源于加速压降和摩擦压降的平衡机制。热流比值小于1时,摩擦压降主导流量分配;热流比值大于1时,加速压降主导流量分配。热流比值等于1时,双通道流量等量分配。提高进口压力、进口温度、进口总流量双通道流量偏差均受到抑制。高热流偏差下通道出现流量不连续和偏差管温度反向分层问题。相对流量偏差和(火积)耗散偏差的变化规律一致,I型布置相比U型和Z型布置更好。
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关键词
空-油换热器
并联双通道
超临界煤
油
加速压降
摩擦压降
流量分配
(火积)耗散
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职称材料
题名
空-油换热器对变循环航空发动机总体性能的影响研究
被引量：
2
1
作者
温奇
裴鑫岩
田鸿宇
侯凌云
机构
清华大学航空发动机研究院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期32-41,共10页
基金
国家自然科学基金青年项目(52006122)。
文摘
为解决变循环涡扇发动机涡轮前温度和涡轮冷却气体温度升高使得涡轮冷却效果降低的问题,以航空燃料作为冷源降低涡轮冷却气体温度,将空-油换热器应用在变循环发动机中,建立了变循环发动机的性能仿真模型。同时引入空油换热的冷却性能计算模型,评估采用超临界航空煤油作为冷却介质后,考虑航空煤油超临界喷射、燃烧、涡轮冷却、冷却空气流量、耗油率等参数及相关性能的影响,构建了以超临界航空煤油为纽带的燃烧/冷却热耦合的能量交互分析方法。利用所建立的变循环发动机仿真模型,开展了起飞、快速爬升、超声速巡航、超声速加力和最大推力5种典型飞行状态的总体性能计算,通过比对是否使用空-油换热器对涡轮静叶冷却的计算结果,分析了各个状态下空油换热对变循环发动机总体性能的影响。结果表明:在起飞状态时,采用空-油换热器可以较明显提升发动机总体性能,降低单位燃油消耗率1.86%和提升推力0.95%。因此,通过空-油换热器对变循环航空发动机涡轮冷却气体进行冷却可以有效提高发动机不同状态的性能水平。
关键词
变循环发动机
空-油换热器
涡轮冷却
仿真模型
总体性能分析
Keywords
Variable cycle engine
Air
-
fuel heat exchanger
Turbine cooling
Simulation model
Overall performance analysis
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
水平内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热数值研究
被引量：
1
2
作者
王彦红
孙文清
贾玉婷
东明
李洪伟
机构
东北电力大学能源与动力工程学院
大连理工大学能源与动力学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期190-199,共10页
基金
国家自然科学基金(52106196)
吉林省教育厅科技项目(JJKH20220100KJ)。
文摘
针对航空换热器的应用,对水平内螺纹管中RP-3航空煤油的超临界换热进行了数值研究,着重考察煤油压力和螺纹升角对换热的影响。基于管截面温度、密度、局部质量流速、流线分布状况,揭示周向非均匀传热恶化的机理。通过类气膜温度梯度和旋流动能的演变以定量表征类气膜程度和旋流强度。提出了适用于周向四个位置努塞尔数预测的换热关联式。结果表明:流动性差的类气膜在冷流体和热壁面之间形成阻隔,导致传热恶化问题。浮升力作用致使流场和温度场出现畸变,类气膜厚度周向不均,产生局部超厚类气膜,对应的传热恶化加剧。厚类气膜区和二次流涡在浮升力和螺纹旋流耦合机制下沿流动方向不断逆时针改变位置。提高煤油压力有利于削弱和延后类气膜效应,且使旋流强度下降。随着螺纹升角增大,类气膜效应略有削弱和后延,旋流强度显著提高。换热关联式预测偏差普遍位于±10%的误差范围。
关键词
空-油换热器
内螺纹管
超临界
换热
浮升力
类气膜温度梯度
旋流强度
Keywords
Aviation heat exchanger
Internally ribbed tubes
Supercritical
Heat transfer
Buoyancy
Gas
-
like film temperature gradient
Swirl intensity
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
并联通道中超临界RP-3航空煤油流量分配特性数值研究
3
作者
王彦红
李雨健
贾玉婷
李洪伟
机构
东北电力大学能源与动力工程学院
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期135-146,共12页
基金
国家自然科学基金(52106196)
吉林省教育厅科技项目(JJKH20220100KJ)。
文摘
针对热流偏差下空-油换热器的应用,进行了三种类型并联通道中超临界压力RP-3航空煤油流量分配数值研究,探究了进口压力、进口温度、进口总流量、进出口布置对双通道流量分配的影响机制。通过摩擦压降和加速压降的演变机制揭示了流量非对称分配的原因,讨论了通道质量流速和温度的分布特征及其对换热的影响,进行了(火积)耗散效应分析。根据热流密度比值和运行参数提出了流量偏差的预测准则,预测偏差处于±15%范围内。结果表明:随着双通道热流差别增大,两者流量偏差增大,源于加速压降和摩擦压降的平衡机制。热流比值小于1时,摩擦压降主导流量分配;热流比值大于1时,加速压降主导流量分配。热流比值等于1时,双通道流量等量分配。提高进口压力、进口温度、进口总流量双通道流量偏差均受到抑制。高热流偏差下通道出现流量不连续和偏差管温度反向分层问题。相对流量偏差和(火积)耗散偏差的变化规律一致,I型布置相比U型和Z型布置更好。
关键词
空-油换热器
并联双通道
超临界煤
油
加速压降
摩擦压降
流量分配
(火积)耗散
Keywords
Air
-
fuel heat exchanger
Parallel dual channels
Supercritical kerosene
Accelerated pressure drop
Frictional pressure drop
Flow distribution
Entransy dissipation
分类号
V231.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
空-油换热器对变循环航空发动机总体性能的影响研究
温奇
裴鑫岩
田鸿宇
侯凌云
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
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职称材料
2
水平内螺纹管中超临界RP-3航空煤油换热数值研究
王彦红
孙文清
贾玉婷
东明
李洪伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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下载PDF
职称材料
3
并联通道中超临界RP-3航空煤油流量分配特性数值研究
王彦红
李雨健
贾玉婷
李洪伟
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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