瓣型喷嘴射流冲击换热特性研究

发布时间：2021-09-04 10:53

　　飞机在含有过冷水滴的低温云层中飞行时,可能会发生结冰。结冰不仅会使飞机重量增加,气动外形被破坏,还会影响其空气动力特征,对飞行安全构成极大威胁。目前,常用的除冰方法中应用最广的是热气除冰系统,其除冰效果与热气的对流传热能力密切相关,所以引用较少的热空气实现高效的热气防冰效果,是该系统发展的主要方向。本文以飞机热气防冰系统中的喷嘴为研究对象,采用数值方法揭示了不同冲击间距下瓣型射流和圆形射流的流动和换热特征差异并对波瓣喷嘴结构参数对射流冲击换热特性的影响展开分析。结果表明:喷嘴形状和波瓣喷嘴结构参数的影响与射流冲击间距密切相关,瓣型喷嘴在射流出口下游诱导出阵列的流向涡,强化了射流对周围流体的卷吸,导致瓣型射流的发展和冲击对流换热与常规圆形射流差异明显。在小冲击间距比下（H/d=2和4）,内置瓣型射流的驻点换热能力最高,圆形射流最低,波瓣射流的驻点换热介于两种射流之间。当冲击间距比为6时,圆形射流具有最高的驻点换热系数,内置瓣型射流的换热最低,波瓣射流的驻点对流换热相比于圆形射流有一定削弱;当冲击间距比达到8时,内置瓣型射流的驻点换热明显弱于波瓣射流,而波瓣射流和圆形射流的驻点对流换热则几... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

发动机进口部件结冰示意图

瓣型喷嘴射流冲击换热特性研究唇口防冰结构示意图，它采用热气射流冲击的的热气加热效果与其对流传热能力密切相关，防冰系统优化设计的一个核心问题。射流冲击靶板上的流动边界层薄且射流流程短，直接受此射流冲击在许多工程领域中得到了广泛的应纺织品、纸张、木材等的干燥、内燃机活塞的火焰筒等热端部件的冷却；而对于航空发动机构设计，射流冲击已成为主要的技术途径之一关注的热点问题，为改善射流冲击的传热强化、涡旋激励、脉冲间断等多种被动或主动的技改变了射流剪切层结构和卷吸掺混过程而对射嘴出口涡激励结构增强射流冲击对流换热更为

图 1.3 波瓣喷管结构示意图 图 1.4 波瓣出口流向涡示意图防冰需要从发动机压气机提取压缩后的热空气，而过度的引气会导致发动机因此发展高效的热气防冰技术、改善其加热效果，从而可以尽可能地减小热动机进口部件热气防冰技术发展的一个主要内容。近壁区的射流冲击换热强及壁面射流区，由单个圆孔射流冲击换热的对流换热系数分布规律可知：驻热系数而在壁面射流区换热系数则迅速下降，从而减弱了整个靶面的换热效气部件的防冰需求，本文提出将瓣型喷嘴引入到射流冲击强化换热技术中，涡系改变射流的流动结构，从而对射流冲击靶板的换热特性产生影响。内外研究现状流冲击的复杂性.5 为单个圆形喷嘴射流冲击靶板的流动结构图，由图可以看出，射流的流场点区和壁面射流区三个部分构成。

【参考文献】：
期刊论文
[1]波瓣高宽比对波瓣强迫混合排气系统性能影响[J]. 李腾,刘友宏,谢翌,邵万仁,吴飞.  航空动力学报. 2013(08)
[2]波瓣混合器涡系结构及射流掺混机理的数值研究[J]. 岳巍,雷志军,苏尚美,朱俊强.  航空动力学报. 2013(02)
[3]波瓣混合器混合流场中涡结构的数值研究[J]. 谢翌,李腾,刘友宏.  科学技术与工程. 2011(32)
[4]圆形喷嘴射流对钢板冷却的数值模拟[J]. 周娜,于明,吴迪,张殿华,王国栋.  轧钢. 2008(02)
[5]圆形冲击射流传热性能的实验研究[J]. 张永恒,周勇,王良璧.  热科学与技术. 2006(01)

博士论文
[1]突片激励射流传热和混合特性研究[D]. 余业珍.南京航空航天大学 2009

硕士论文
[1]狭小受限曲面空间内冲击流动与换热特性研究[D]. 缪国君.南京航空航天大学 2007



本文编号：3383136