超临界压力碳氢燃料流动传热及通道结构强度分析文献综述
2020-05-02 17:58:41
文 献 综 述 1研究背景及意义 随着航空航天技术的发展,未来高性能航空航天发动机的研究成为当下相关技术研究的热点及难点[1]。
通常情况下许多发动机的主动冷却采用空气为冷却介质,但空气的比热容较小,无法对超燃冲压发动机燃烧室内壁进行有效冷却,而采用液体工质为冷却剂的冷却方式虽然能达到冷却效果,但液体冷却剂及附带设备增加了飞行器的质量。
碳氢燃料是一种性能比较高,应用于多种发动机等动力装置的液体燃料,具有很多优点。
如比体积小、能量密度高、安全性高、易于存放且经济成本低等,广泛应用于航空事业,而且具有很宽广的发展空间。
如为了减小飞行器过大的体积和质量,可以选择使用其自身携带的碳氢燃料作为冷却剂。
2国内外发展及研究现状 2.1超临界压力下流体传热的研究现状 肖金花等对水在波纹管内的流动与换热特性进行了数值模拟,结果表明,波纹管能显著提高换热能力,其强化倍数达到相同条件下光滑管的1.06-3.00倍[2]。
Yang等研究了油-水混合物在螺旋波纹管内的换热和阻力特性,结果表明,相对于光滑管道,螺旋波纹管换热系数增加了30%-120%,同时阻力系数增加了60%-160%[3]。
Laohalertdecha和 Wongwises对 R-134a在螺旋波纹管内的流动换热和压降特性进行了实验研究[4],结论展示了当壁面的热流量和质量流量都增加时,平均换热系数和压降也逐渐增大;与光滑管道相比,换热系数和压降分别增大不同的百分点。
Sallevelt和Withag等采用一维活塞流模型对超临界压力下水在垂直圆管内的湍流流动传热进行数值模拟,以便迅速预测流体平均温度,通过对无量纲化的控制方程估算分析,在计算过程中忽略了由压力梯度引起的难性效应、内部热传导和给值变化[5]。
随后,Sallevelt和Withag等在进一步的研究中采用低Reynolds数湍流模型对超临界压力下水在垂直圆管内的流动传热进行二维数值模拟,并进行了相对应的实验研究来验证二维数值模拟的准确性[6]。