U型旋转通道内碳氢燃料的换热特性研究
发布时间：2020-12-03 23:30
再生冷却是以碳氢燃料为工质对高速飞行器进行冷却的有效热防护方式,可以应用到高压涡轮的冷却方面。本文基于此背景,对旋转状态下U型通道内的碳氢燃料流动和换热特性进行基础分析,初步探究超临界条件下碳氢燃料在旋转管内流动特点和换热规律,研究工况和管道结构参数对碳氢燃料旋转管道内流动换热的影响。本文首先建立了超临界碳氢燃料在旋转冷却通道内流动换热的数值模型,采用k-ωSST湍流模型进行计算研究。首先研究了定工况下,转速对碳氢燃料在U型通道内的流动和换热的影响规律。在旋转条件下,科氏力对流动产生影响,生成通道涡流,同时,旋转能提高旋转管道的整体换热效果,最后对比碳氢燃料相与空气换热能力,发现碳氢燃料优势明显。然后,通过控制变量的方法研究了流量、热流密度和压力等工况参数对旋转冷却通道内碳氢燃料换热的影响规律。结果表明,流量越大,换热效果越好,但小流量工况在高转速下换热综合性能更好;热流密度变大,换热能力变差,但流动阻力变小,换热综合性能变好;压力越小,旋转条件下换热性能越好。最后,本文建立了不同截面形状和不同弦长的旋转U型通道模型,并研究这些结构参数对流动和换热的影响。结果表明,截面形状会影响旋转通...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
透平进口燃气温度发展趋势
图 1-2 燃气轮机叶片冷却技术的发展燃料空心轴轮盘叶片图 1-3 涡轮叶片液冷示意图[7]动机的冷却系统首先需要保证直接与高温燃气接触的金属表面材料蠕性变形温度，而且温度梯度不能超过材料极限，避免因高失效。主动再生冷却是由苏联火箭专家齐奥尔科夫斯基提出的一方案，广泛应用在液体火箭和超燃冲压发动机上，其方法是将液经发动机高温部件，实现燃烧室冷却的同时加热燃料，然后将高
哈尔滨工业大学硕士学位论文顿大学的液体旋转实验台为主[16]，戴顿大学实验台如图 1-7 所道内流动的研究由来已久，主要涉及旋转内流动产生的二次流、、浮升力等对流动与换热的影响情况。转管道流动研究于旋转管道流动问题的研究，由来已久。首先是气象学家研究地层流动影响，然后是河流受到科氏力的作用，对一侧河道冲刷严究。到后来，随着工业技术的发展，人们对旋转管道内的流动研在实际的应用中，研究者们主要研究一下四种模式的旋转流动 (Radial:otation) ； (2) 平 行 旋 转 (parazlelrotation) ； (3) 轴 lrotation)；(4)周向旋转(eircumerrentialrotation)(如图 1-3)。当曲 曲 率 中 心 旋 转 ( 轴 向 旋 转 ) 时 ， 科 氏 力 (Coriolis Foree) 和ugual Force)的共同作用下，使得流体流动的特性与静止状态下此时截面上存在明显的的二次流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油冷涡轮动叶方案中旋转冷却效应分析[J]. 秦江,孙红闯,白新阳,谢公南,韩杰才. 推进技术. 2017(02)
[2]浮升力对旋转U型通道流动与换热影响的数值研究[J]. 杨珂,闻洁. 推进技术. 2016(09)
[3]碳氢燃料在旋转通道中传热的数值模拟[J]. 芦泽龙,严俊杰,祝银海,姜培学. 工程热物理学报. 2015(11)
[4]采用流体网络与气热耦合方法的涡轮叶片复合冷却结构改型设计[J]. 颜培刚,史亮,王祥锋,韩万金. 中国科学:技术科学. 2013(12)
[5]TBCC用涡轮发动机技术的发展[J]. 郭琦. 燃气涡轮试验与研究. 2013(06)
[6]超临界压力下碳氢燃料在竖直圆管内换热特性[J]. 张斌,张春本,邓宏武,徐国强,朱锟. 航空动力学报. 2012(03)
[7]Deterioration in Heat Transfer of Endothermal Hydrocarbon Fuel[J]. Weixing Zhou 1, Wen Bao*, Jiang Qin3 and Yunfeng Qu4 Harbin Institute of Technology, Harbin, China, 150001. Journal of Thermal Science. 2011(02)
[8]超临界压力下航空煤油传热特性[J]. 李中洲,朱惠人. 推进技术. 2011(02)
[9]旋转附加力对方通道内流动与换热的影响机理[J]. 刘传凯,丁水汀,陶智. 北京航空航天大学学报. 2009(03)
[10]哥氏力对旋转方通道内流动与换热的影响[J]. 徐国强,杨博,陶智,刘传凯,丁水汀,邓宏武. 热科学与技术. 2008(04)
博士论文
[1]旋转状态下回转通道内部流动与换热特性研究[D]. 赵曙.西北工业大学 2014
[2]涡轮流场大涡模拟与拟序结构研究[D]. 史万里.南京航空航天大学 2012
[3]燃气透平叶片冷却通道及叶顶间隙流动和换热研究[D]. 张洪.中国科学技术大学 2012
[4]可压缩剪切湍流的直接模拟和大涡模拟研究[D]. 孙小波.中国科学技术大学 2007
[5]旋转曲线管道内流动结构与换热特性研究[D]. 陈华军.浙江大学 2003
硕士论文
[1]正癸烷高温燃烧特性实验与数值模拟研究[D]. 丁旭.哈尔滨工业大学 2017
[2]超临界碳氢燃料流动及凹陷强化传热数值研究[D]. 曹杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]管道网络法在涡轮叶片传热设计中的应用研究[D]. 刘维.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于有限差分方法的可压缩流动大涡数值模拟[D]. 李震.哈尔滨工业大学 2014
[5]超临界压力下正癸烷对流换热实验研究[D]. 于文力.哈尔滨工业大学 2014
[6]超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D]. 蒋劲.西北工业大学 2006
本文编号：2896643
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
透平进口燃气温度发展趋势
图 1-2 燃气轮机叶片冷却技术的发展燃料空心轴轮盘叶片图 1-3 涡轮叶片液冷示意图[7]动机的冷却系统首先需要保证直接与高温燃气接触的金属表面材料蠕性变形温度，而且温度梯度不能超过材料极限，避免因高失效。主动再生冷却是由苏联火箭专家齐奥尔科夫斯基提出的一方案，广泛应用在液体火箭和超燃冲压发动机上，其方法是将液经发动机高温部件，实现燃烧室冷却的同时加热燃料，然后将高
哈尔滨工业大学硕士学位论文顿大学的液体旋转实验台为主[16]，戴顿大学实验台如图 1-7 所道内流动的研究由来已久，主要涉及旋转内流动产生的二次流、、浮升力等对流动与换热的影响情况。转管道流动研究于旋转管道流动问题的研究，由来已久。首先是气象学家研究地层流动影响，然后是河流受到科氏力的作用，对一侧河道冲刷严究。到后来，随着工业技术的发展，人们对旋转管道内的流动研在实际的应用中，研究者们主要研究一下四种模式的旋转流动 (Radial:otation) ； (2) 平 行 旋 转 (parazlelrotation) ； (3) 轴 lrotation)；(4)周向旋转(eircumerrentialrotation)(如图 1-3)。当曲 曲 率 中 心 旋 转 ( 轴 向 旋 转 ) 时 ， 科 氏 力 (Coriolis Foree) 和ugual Force)的共同作用下，使得流体流动的特性与静止状态下此时截面上存在明显的的二次流。
【参考文献】：
期刊论文
[1]油冷涡轮动叶方案中旋转冷却效应分析[J]. 秦江,孙红闯,白新阳,谢公南,韩杰才. 推进技术. 2017(02)
[2]浮升力对旋转U型通道流动与换热影响的数值研究[J]. 杨珂,闻洁. 推进技术. 2016(09)
[3]碳氢燃料在旋转通道中传热的数值模拟[J]. 芦泽龙,严俊杰,祝银海,姜培学. 工程热物理学报. 2015(11)
[4]采用流体网络与气热耦合方法的涡轮叶片复合冷却结构改型设计[J]. 颜培刚,史亮,王祥锋,韩万金. 中国科学:技术科学. 2013(12)
[5]TBCC用涡轮发动机技术的发展[J]. 郭琦. 燃气涡轮试验与研究. 2013(06)
[6]超临界压力下碳氢燃料在竖直圆管内换热特性[J]. 张斌,张春本,邓宏武,徐国强,朱锟. 航空动力学报. 2012(03)
[7]Deterioration in Heat Transfer of Endothermal Hydrocarbon Fuel[J]. Weixing Zhou 1, Wen Bao*, Jiang Qin3 and Yunfeng Qu4 Harbin Institute of Technology, Harbin, China, 150001. Journal of Thermal Science. 2011(02)
[8]超临界压力下航空煤油传热特性[J]. 李中洲,朱惠人. 推进技术. 2011(02)
[9]旋转附加力对方通道内流动与换热的影响机理[J]. 刘传凯,丁水汀,陶智. 北京航空航天大学学报. 2009(03)
[10]哥氏力对旋转方通道内流动与换热的影响[J]. 徐国强,杨博,陶智,刘传凯,丁水汀,邓宏武. 热科学与技术. 2008(04)
博士论文
[1]旋转状态下回转通道内部流动与换热特性研究[D]. 赵曙.西北工业大学 2014
[2]涡轮流场大涡模拟与拟序结构研究[D]. 史万里.南京航空航天大学 2012
[3]燃气透平叶片冷却通道及叶顶间隙流动和换热研究[D]. 张洪.中国科学技术大学 2012
[4]可压缩剪切湍流的直接模拟和大涡模拟研究[D]. 孙小波.中国科学技术大学 2007
[5]旋转曲线管道内流动结构与换热特性研究[D]. 陈华军.浙江大学 2003
硕士论文
[1]正癸烷高温燃烧特性实验与数值模拟研究[D]. 丁旭.哈尔滨工业大学 2017
[2]超临界碳氢燃料流动及凹陷强化传热数值研究[D]. 曹杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]管道网络法在涡轮叶片传热设计中的应用研究[D]. 刘维.哈尔滨工业大学 2014
[4]基于有限差分方法的可压缩流动大涡数值模拟[D]. 李震.哈尔滨工业大学 2014
[5]超临界压力下正癸烷对流换热实验研究[D]. 于文力.哈尔滨工业大学 2014
[6]超燃冲压发动机燃烧室再生冷却研究[D]. 蒋劲.西北工业大学 2006
本文编号：2896643
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dongligc/2896643.html
