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题名考虑丙二醇热解的相变发汗冷却数值研究
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作者
刘逸飞
麻玉龙
贺菲
俞继军
罗晓光
王建华
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机构
中国科学技术大学热科学和能源工程系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室
中国航天空气动力技术研究院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第12期237-249,共13页
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基金
国家自然科学基金(52376154,U22B20135)
安徽省自然科学基金(2308085J21)。
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文摘
为了揭示裂解反应对相变发汗冷却的影响,本文结合局部热非平衡下的两相混合模型(LTNE-TPMM),过渡态理论(TST)和化学反应动力学,利用丙二醇(PG)作为冷却剂,对多孔平板相变发汗冷却进行了数值研究,首次揭示了不同冷却剂质量流量和热流密度分布下裂解反应对多孔介质内流动换热过程的影响机理和影响规律。结果表明,丙二醇裂解率与注入流量呈现负相关,与热流密度大小呈现正相关,质量流量从0.2 kg(/m^(2)∙s)提高至0.4 kg(/m^(2)∙s)时,丙二醇的裂解率由0.48降低至0.27;热流密度q_(0)从0.8 MW/m^(2)提高到1.2 MW/m^(2)时,裂解率由0.21提高到了0.63。裂解反应从多孔骨架吸收大量热量,增加了额外的化学热沉。此外,裂解反应能够有效强化多孔出口高温区的流动换热,提高热扩散速率。
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关键词
发汗冷却
热防护
相变
多孔介质
丙二醇
裂解反应
热扩散
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Keywords
Transpiration cooling
Thermal protection
Phase change
Porous media
Propylene glycol
Pyrolysis reaction
Thermal diffusion
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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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题名双层多孔板结构相变发汗冷却的数值模拟研究
被引量：1
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作者
刘韬略
吕玉妹
栾芸
贺菲
王建华
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机构
中国科学技术大学热科学和能源工程系
北京机电工程总体设计部
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出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期121-129,共9页
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基金
国家重点研发基金(2022YFB3707000)
国家自然科学基金(U22B20135)资助项目。
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文摘
为了提高相变发汗冷却的冷却性能,提出不同孔隙率组合的双层多孔板结构设计代替传统的单层多孔板结构.以液态水作为冷却剂,使用修正后的局部热非平衡两相混合流模型,数值研究了不同孔隙率组合的多孔板内流-固耦合传热和冷却剂流动输运特性.数值模拟结果表明存在可以降低结构表面温度的双层多孔板设计,并且在冷却剂流量较大、液体水相变发生在上层多孔板内时,该新型结构相较于传统结构的表面温度降低更为明显.与此同时,冷却剂的注射压力被重点关注.由于水蒸气的运动黏度远高于液体水,研究中发现当冷却剂相变发生在多孔板内时,冷却剂的注射压力主要取决于水蒸气所集中的上层多孔板孔隙率.因此基于多孔介质内的渗流特性,采用孔隙率较大的上层多孔板有助于降低结构内的水蒸气压力,从而实现多孔板板底冷却剂注射压力的降低,在某一孔隙率组合中冷却剂注射压力的最大降幅可以达到65%.如果采用相反的孔隙率设计,即下层多孔板的孔隙率较大,虽然也可以在一定程度上降低表面温度,但是注射压力将会数倍增加,不利于相变发汗冷却的实际应用.
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关键词
发汗冷却
水相变
多孔介质
热防护
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Keywords
transpiration cooling
water phase change
porous medium
thermal protection
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分类号
V4
[航空宇航科学技术]
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题名超燃冲压发动机燃烧室三种冷却结构性能比较
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作者
吕玉妹
王建华
伍楠
吴万范
贺菲
麻玉龙
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机构
中国科学技术大学热科学和能源工程系中国科学院材料力学行为和设计重点实验室
佛山大学机电工程与自动化学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期153-160,共8页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB3707000)
国家自然科学基金(52006149)。
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文摘
面对超燃冲压发动机燃烧室严峻热环境,需要通过改进设计以提高气膜冷却性能。本文用数值方法分析比较了三种不同于传统气膜冷却的结构:(1)沿冷气通道增加气膜孔直径的改进型气膜冷却结构;(2)增加冷气冲击与对流换热的层板冷却结构;(3)增加多孔板的发散气膜组合冷却结构。通过机理实验数据验证数学模型和数值方法。利用经过验证的模型和方法,在真实的超燃冲压发动机燃烧室工况下,数值分析三种结构的冷却机理。在不同冷气注射量下,比较三种冷却结构热端冷却效率及温度分布的均匀性,结果表明组合冷却结构最高冷却效率高出其他结构的28%。此外,分析热障涂层对三种结构综合冷却特性的贡献,结果表明层板结构冷却效率在大冷气量下高出其他结构的16%。
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关键词
超燃冲压发动机
燃烧室
气膜冷却
层板冷却
发散气膜组合冷却
冷却效率
适用性
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Keywords
Scramjet engine
Combustor
Film cooling
Laminated cooling
Transpiration film combined cooling
Cooling efficiency
Applicability
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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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