發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 15:42

　　 隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比不斷提高,其面臨的高溫挑戰(zhàn)愈加嚴(yán)峻。火焰筒作為燃燒室的重要部件,在燃燒過程中承受著最高的溫度載荷。為了保證火焰筒的耐久性和可靠性,必須采用先進(jìn)高效的冷卻措施對火焰筒壁面進(jìn)行冷卻。氣膜-發(fā)散組合冷卻結(jié)構(gòu)形式集成了純氣膜冷卻和純發(fā)散冷卻的優(yōu)點(diǎn),是一種先進(jìn)的冷卻方式。目前,針對氣膜-發(fā)散組合冷卻結(jié)構(gòu)冷卻特點(diǎn)以及影響因素的研究還不夠充分,為此,本文設(shè)計(jì)了三種不同發(fā)散孔排布形式的組合冷卻結(jié)構(gòu),采用實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了氣動(dòng)參數(shù)和幾何參數(shù)對綜合冷卻效率、絕熱冷卻效率和對流換熱系數(shù)的影響規(guī)律,結(jié)果表明:(1)主流雷諾數(shù)在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),對綜合冷卻效率、絕熱冷卻效率影響不大;但對對流換熱系數(shù)有一定的影響,隨著主流雷諾數(shù)的增大,對流換熱系數(shù)逐漸增加。(2)吹風(fēng)比對氣膜-發(fā)散組合冷卻結(jié)構(gòu)的傳熱特性有一定的影響,當(dāng)吹風(fēng)比M由0.5增大到4時(shí),隨著吹風(fēng)比的增大,實(shí)驗(yàn)板綜合冷卻效率明顯升高,但當(dāng)吹風(fēng)比超過4后,繼續(xù)增大吹風(fēng)比,綜合冷卻效率以及絕熱冷卻效率均未呈現(xiàn)明顯的增加趨勢,而對流換熱系數(shù)隨著吹風(fēng)比的增加而提高。(3)有、無氣膜縫槽對氣膜冷卻的綜合冷卻效率、絕熱冷卻效率和對流換熱系數(shù)有較大的影響,一般而言,氣膜縫槽會(huì)使得綜合冷卻效率、絕熱冷卻效率和對流換熱系數(shù)得到提升。(4)對于三種發(fā)散冷卻結(jié)構(gòu),流向間距最大、展向間距最小的實(shí)驗(yàn)板Ⅲ的對流換熱系數(shù)和絕熱冷卻效率要高于其他兩種形式,流向間距和展向間距均居中的實(shí)驗(yàn)板Ⅱ次之,流向間距最小、展間距最大的實(shí)驗(yàn)板I最低。從綜合冷卻效果來看,當(dāng)吹風(fēng)比小于5時(shí),實(shí)驗(yàn)板I的綜合冷卻效率明顯高于其它兩種實(shí)驗(yàn)板;當(dāng)吹風(fēng)比超過5后,在發(fā)散板的后半部分,實(shí)驗(yàn)板Ⅲ的綜合冷卻效率得到了明顯提高。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V231
【部分圖文】：

圖 1.1 氣膜冷卻原理示意圖發(fā)散冷卻[2]又稱為全覆蓋氣膜冷卻[3-4]或稱為多孔壁冷卻[5]，其原理與氣膜冷卻相似。它是用激光或電火花等技術(shù)在壁面上打出大量密集的小孔，其直徑非常小，冷氣在壓差的作用下從這些小孔中以射入高溫主流中，在主流的抬升作用下在熱側(cè)壁形成均勻的氣膜層，隔離高溫主流，從而對壁面形成冷卻。發(fā)散冷卻結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示，其特點(diǎn)為：（1）由于孔徑小，孔出口射流穿透深度較小，貼壁效果更好；（2）由于發(fā)散孔排布密集而均勻，因而可以形成均勻覆蓋的氣膜層，可以有效降低高溫主流與壁面之間的對流換熱。斜孔還可以有效地增大壁面內(nèi)部的對流換熱面積，獲得更加的冷卻效果。如果保證相同的開孔率減小孔徑，增多數(shù)量，極限情況下可以達(dá)到等壁溫壁面，相比傳統(tǒng)的氣膜冷卻可以顯著減小熱應(yīng)力，延長高溫部件的壽命；（3）由于冷卻氣膜壁面效果極佳，不會(huì)對燃燒產(chǎn)生不良影響，也可以避免冷氣摻混帶來的降溫，易于獲得高效燃燒性能。圖 1.2 多斜孔氣膜冷卻結(jié)構(gòu)

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：（1）吹風(fēng)比的增加會(huì)使得絕熱冷卻效率、綜合冷系數(shù)均增大；（2）在開孔率相同的前提下，氣膜孔徑越小，冷卻效率膜側(cè)向覆蓋變好，綜合冷卻效率和對流換熱都隨著偏轉(zhuǎn)角的增大而提冷側(cè)對流換熱的影響不是很明顯。由圖 1.5 的效率可以看出，無論對卻效率，發(fā)散冷卻對實(shí)驗(yàn)板起始段的熱防護(hù)效果并不理想。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：（1）吹風(fēng)比的增加會(huì)使得絕熱冷卻效率、綜合冷卻效換熱系數(shù)均增大；（2）在開孔率相同的前提下，氣膜孔徑越小，冷卻效率越大得氣膜側(cè)向覆蓋變好，綜合冷卻效率和對流換熱都隨著偏轉(zhuǎn)角的增大而提高。側(cè)和冷側(cè)對流換熱的影響不是很明顯。由圖 1.5 的效率可以看出，無論對于絕熱合冷卻效率，發(fā)散冷卻對實(shí)驗(yàn)板起始段的熱防護(hù)效果并不理想。圖 1.3 多孔壁冷卻效率計(jì)算模型
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 楊衛(wèi)華;盧聰明;鄭建文;;氣膜-發(fā)散冷卻結(jié)構(gòu)冷卻效果的實(shí)驗(yàn)研究[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2014年04期

2 胡婭萍;吉洪湖;鄭妹;張勃;;孔排布方式對多斜孔壁火焰筒傳熱特性影響的數(shù)值研究[J];推進(jìn)技術(shù);2013年05期

3 張勃;吉洪湖;楊芳芳;鄭妹;程明;;多斜孔壁與機(jī)加環(huán)氣膜冷卻燃燒室的壁面換熱特性數(shù)值研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2012年04期

4 梁俊宇;康順;;平板孤立冷卻孔下游換熱特性實(shí)驗(yàn)[J];推進(jìn)技術(shù);2012年02期

5 張玲;胡博;董海瑞;;入射角對氣膜冷卻效果影響的數(shù)值研究[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2011年12期

6 白江濤;朱惠人;張宗衛(wèi);許都純;;流量比對氣膜冷卻葉片表面換熱系數(shù)的影響[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2011年07期

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9 劉捷;韓振興;蔣洪德;劉建軍;周嗣京;;不同復(fù)合角對平板氣膜冷卻特性影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2008年08期

10 李廣超;朱惠人;白江濤;許都純;;氣膜孔布局對前緣氣膜冷卻效率影響的實(shí)驗(yàn)[J];推進(jìn)技術(shù);2008年02期

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1 楊成鳳;單排氣膜和多孔全覆蓋氣膜冷卻研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

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1 蔣興文;平板氣膜冷卻的傳熱特性研究[D];清華大學(xué);2015年

2 謝婕;多孔全覆蓋氣膜冷卻數(shù)值和實(shí)驗(yàn)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

3 鄭妹;多斜孔壁火焰筒傳熱特性的數(shù)值研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2879394