泡沫金属对流传热与压力损失实验装置设计及模拟研究
发布时间：2021-02-20 18:07
随着航空飞机不断地向更高性能发展,常规的热力循环受到材料性能限制,相对提升空间已经很小。因此,人们越来越关注间冷回热循环等复杂的热力循环,该循环在地面及船舶燃气轮机中已经被证明能够大幅度地提高发动机功率,并且还能降低油耗。在间冷回热循环中,间冷器、回热器等换热设备是关键的零部件。与地面及船舶燃气轮机不同,航空发动机上的换热设备需要更加稳定、紧凑、高效、轻质以及较长的使用寿命。通过研究发现,开孔泡沫金属材料具有良好的传热性、低密度、高强度、易于机械加工等优点,很适合用于制造航空发动机上的紧凑型换热器。首先,本文通过阅读国内外相关文献资料,实地调研国内几家传热风洞实验台,设计了能够满足航空发动机高温、高流速实验要求的泡沫金属传热风洞实验台。其设计入口速度不低于70 m/s,入口压力在1.0 MPa左右,加热温度不低于200℃。该实验台可以进行泡沫金属材料对流传热的机理性研究,探究泡沫金属相关特征参数对其对流传热的影响。其次,本文利用X射线CT机实现泡沫金属材料微米级孔隙结构的三维扫描和数字化重建,结合电镜观察,提取泡沫金属特征参数,分析其孔隙结构特征。借助Surface Evolver软件...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 泡沫金属强化传热技术简介
1.2.1 泡沫金属简介
1.2.2 强化传热技术研究进展
1.2.3 泡沫金属在强化传热方面的应用
1.3 泡沫金属对流传热实验台研究进展
1.4 泡沫金属对流传热模拟研究进展
1.5 本文主要研究内容
2 泡沫金属对流传热风洞实验台设计
2.1 引言
2.2 测量方法介绍
2.2.1 速度测量方法
2.2.2 压力测量方法
2.2.3 温度测量方法
2.3 实验系统设计
2.4 实验设备选型
2.4.1 气路系统
2.4.2 测量系统
2.5 本章小结
3 孔隙尺度下泡沫金属对流传热模拟研究
3.1 引言
3.2 几何模型
3.3 数学方程
3.4 数据处理
3.5 网格无关性验证
3.6 模型验证
3.7 本章小结
4 泡沫金属对流传热特性与阻力特性分析
4.1 引言
4.2 泡沫金属内流场分析
4.2.1 温度场分析
4.2.2 速度场分析
4.2.3 压力场分析
4.3 泡沫金属传热特性与阻力特性影响因素
4.3.1 孔隙率的影响
4.3.1.1 孔隙率对泡沫金属传热特性的影响
4.3.1.2 孔隙率对泡沫金属阻力特性的影响
4.3.2 孔密度的影响
4.3.2.1 孔密度对泡沫金属传热特性的影响
4.3.2.2 孔密度对泡沫金属阻力特性的影响
4.4 综合性能分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机间冷器及回热器发展研究综述[J]. 赵璧,宣益民. 航空学报. 2017(09)
[2]航空发动机旋转部件流动传热测试方法评述[J]. 于霄,吕多,李洪莲,姜楠,赵孟,张筱喆,王振华,初晴. 计测技术. 2016(S1)
[3]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[4]泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟[J]. 刘晓丹,冯妍卉,杨雪飞,张欣欣. 中国电机工程学报. 2010(14)
[5]热电偶测温原理及应用[J]. 张明春,肖燕红. 攀枝花科技与信息. 2009(03)
[6]泡沫物理学史拾萃[J]. 孙其诚,谭靓慧. 物理. 2008(07)
[7]泡沫金属与板翅结构强化换热研究[J]. 王晓鲁,姜培学,单或垚. 工程热物理学报. 2008(01)
[8]液态泡沫结构及其稳定性[J]. 孙其诚,黄晋. 物理. 2006(12)
[9]航空发动机的发展前景[J]. 方昌德. 航空发动机. 2004(01)
[10]花丝多孔体内插元件强化管内对流传热的研究[J]. 殷录民,公维平. 山东电力技术. 2003(03)
博士论文
[1]基于孔隙网络模型的水合物沉积物渗流特性研究[D]. 王佳琪.大连理工大学 2017
[2]泡沫多孔材料中强制对流与高温辐射的耦合传热研究[D]. 陈学.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于红外热成像的温度场测量关键技术研究[D]. 王华伟.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[4]在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究[D]. 黄志锋.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]微风速下热线风速仪校准方法的研究[D]. 李鹏.河北大学 2017
[2]瞬态热敏液晶校准系统设计及多因素测温误差分析[D]. 张文斌.哈尔滨工程大学 2017
[3]气动探针在飞行测控中的应用[D]. 李少泽.南京航空航天大学 2016
[4]开孔泡沫金属微结构强化传热性能的数值模拟研究[D]. 黄媛媛.华东理工大学 2015
[5]基于激光多普勒测速的研究[D]. 李颖.西安电子科技大学 2014
[6]示温漆技术在航空发动机高温部件表面温度测试上的应用研究[D]. 徐凤花.电子科技大学 2009
本文编号：3043141
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 泡沫金属强化传热技术简介
1.2.1 泡沫金属简介
1.2.2 强化传热技术研究进展
1.2.3 泡沫金属在强化传热方面的应用
1.3 泡沫金属对流传热实验台研究进展
1.4 泡沫金属对流传热模拟研究进展
1.5 本文主要研究内容
2 泡沫金属对流传热风洞实验台设计
2.1 引言
2.2 测量方法介绍
2.2.1 速度测量方法
2.2.2 压力测量方法
2.2.3 温度测量方法
2.3 实验系统设计
2.4 实验设备选型
2.4.1 气路系统
2.4.2 测量系统
2.5 本章小结
3 孔隙尺度下泡沫金属对流传热模拟研究
3.1 引言
3.2 几何模型
3.3 数学方程
3.4 数据处理
3.5 网格无关性验证
3.6 模型验证
3.7 本章小结
4 泡沫金属对流传热特性与阻力特性分析
4.1 引言
4.2 泡沫金属内流场分析
4.2.1 温度场分析
4.2.2 速度场分析
4.2.3 压力场分析
4.3 泡沫金属传热特性与阻力特性影响因素
4.3.1 孔隙率的影响
4.3.1.1 孔隙率对泡沫金属传热特性的影响
4.3.1.2 孔隙率对泡沫金属阻力特性的影响
4.3.2 孔密度的影响
4.3.2.1 孔密度对泡沫金属传热特性的影响
4.3.2.2 孔密度对泡沫金属阻力特性的影响
4.4 综合性能分析
4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机间冷器及回热器发展研究综述[J]. 赵璧,宣益民. 航空学报. 2017(09)
[2]航空发动机旋转部件流动传热测试方法评述[J]. 于霄,吕多,李洪莲,姜楠,赵孟,张筱喆,王振华,初晴. 计测技术. 2016(S1)
[3]航空航天材料发展现状及前景[J]. 唐见茂. 航天器环境工程. 2013(02)
[4]泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟[J]. 刘晓丹,冯妍卉,杨雪飞,张欣欣. 中国电机工程学报. 2010(14)
[5]热电偶测温原理及应用[J]. 张明春,肖燕红. 攀枝花科技与信息. 2009(03)
[6]泡沫物理学史拾萃[J]. 孙其诚,谭靓慧. 物理. 2008(07)
[7]泡沫金属与板翅结构强化换热研究[J]. 王晓鲁,姜培学,单或垚. 工程热物理学报. 2008(01)
[8]液态泡沫结构及其稳定性[J]. 孙其诚,黄晋. 物理. 2006(12)
[9]航空发动机的发展前景[J]. 方昌德. 航空发动机. 2004(01)
[10]花丝多孔体内插元件强化管内对流传热的研究[J]. 殷录民,公维平. 山东电力技术. 2003(03)
博士论文
[1]基于孔隙网络模型的水合物沉积物渗流特性研究[D]. 王佳琪.大连理工大学 2017
[2]泡沫多孔材料中强制对流与高温辐射的耦合传热研究[D]. 陈学.哈尔滨工业大学 2016
[3]基于红外热成像的温度场测量关键技术研究[D]. 王华伟.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[4]在管内核心区插入多孔介质实现强化传热的实验与数值研究[D]. 黄志锋.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]微风速下热线风速仪校准方法的研究[D]. 李鹏.河北大学 2017
[2]瞬态热敏液晶校准系统设计及多因素测温误差分析[D]. 张文斌.哈尔滨工程大学 2017
[3]气动探针在飞行测控中的应用[D]. 李少泽.南京航空航天大学 2016
[4]开孔泡沫金属微结构强化传热性能的数值模拟研究[D]. 黄媛媛.华东理工大学 2015
[5]基于激光多普勒测速的研究[D]. 李颖.西安电子科技大学 2014
[6]示温漆技术在航空发动机高温部件表面温度测试上的应用研究[D]. 徐凤花.电子科技大学 2009
本文编号：3043141
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3043141.html
