水平管内跨临界环己烷水动力学特性实验研究

发布时间：2023-10-15 16:48

　　超燃冲压发动机由于工作环境苛刻,其表面热负荷较高且分布不均匀,存在严重的热障现象。目前基于碳氢化合物为冷却工质的再生冷却主动热防护结构是解决该问题的有效方案之一且被广泛开展研究。由于在多通道的再生冷却结构中,流体自身的流量分配以及流动稳定性将直接影响到冷却工质在小通道内的换热过程和效率。而且水动力学多值特性是流体流动过程中发生静态不稳定性的必要条件,因此开展小通道内流体的水动力学特性研究对于再生冷却主动热防护结构设计具有重要意义。由于燃料在再生冷却结构中的流动状态处于超临界压力,而目前学者们对于超临界流体的水动力学多值特性的存在性仍存在很大分歧。本文以此为研究切入点,通过分析模型和实验研究两种方式,以环己烷为研究对象,对其在超临界条件下水平管内的水动力学特性展开研究。首先,建立了水平管内超临界流体的水动力学特性分析模型,证实了超临界流体水动力学多值特性的存在性及存在条件;然后,为了验证分析模型定性分析结果的正确性,开展了对跨临界压力环己烷水平管内的水动力学特性实验研究。实验研究表明:超临界流体存在水动力学多值特性是由于拟临界区密度的急剧变化造成的;增大系统压力和入口温度、减小热流密度可...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外文献综述
        1.2.1 静态不稳定性研究
        1.2.2 水动力学特性研究
        1.2.3 流动不稳定起始点研究
    1.3 本文的主要研究内容
2 水平管内超临界流体水动力学特性分析模型
    2.1 模型建立及假设
    2.2 模型数学推导
    2.3 模型结果分析
    2.4 本章小结
3 实验系统和方法
    3.1 实验系统及测试设备
        3.1.1 实验系统
        3.1.2 实验测试设备
    3.2 实验方法
    3.3 实验数据采集与处理
        3.3.1 数据采集
        3.3.2 数据处理
        3.3.3 不确定度分析
    3.4 本章小结
4 固定管长和管径下的水动力学特性实验研究
    4.1 水动力学特性的影响因素
        4.1.1 系统压力对水动力学特性的影响
        4.1.2 入口温度对水动力学特性的影响
        4.1.3 热流密度对水动力学特性的影响
    4.2 水动力学特性的负斜率区边界
    4.3 本章小结
5 改变管长和管径下的水动力学特性实验研究
    5.1 管路的几何因素对水动力学特性的影响
        5.1.1 管长对水动力学特性的影响
        5.1.2 管径对水动力学特性的影响
    5.2 流动不稳定起始点无量纲公式
        5.2.1 已有关联式对比
        5.2.2 无量纲热量对流动不稳定起始点的影响
        5.2.3 管长径比对流动不稳定起始点的影响
        5.2.4 超临界条件下流动不稳定起始点预测公式
    5.3 本章小结
结论
参考文献
附录 主要符号的说明
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3854283