發(fā)汗冷卻技術(shù)是解決未來高超飛行器熱防護問題的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文以金屬顆粒燒結(jié)材料制成的柱狀結(jié)構(gòu)為研究對象,開展了以航空煤油為冷卻劑的多孔柱狀結(jié)構(gòu)發(fā)汗冷卻實驗。實驗同時考察了多孔單柱結(jié)構(gòu)和多孔三柱結(jié)構(gòu),采用紅外熱成像系統(tǒng)觀測了多孔柱狀結(jié)構(gòu)的表面溫度分布情況。實驗結(jié)果顯示在航空煤油總流量26 g/s、來流馬赫數(shù)2.1、來流總溫1165 K的條件下,多孔單柱結(jié)構(gòu)和多孔三柱結(jié)構(gòu)均得到了良好的冷卻,最高溫度不超過600 K。 

【文章來源】：工程熱物理學報. 2020,41(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖２多孔柱狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)型??Ｆｉｇ．?２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ??

１２期??肖雪峰等：高焓條件下多孔柱狀結(jié)構(gòu)發(fā)汗冷卻實驗研究??３０５５??圖４多孔材料掃描電鏡照片（刻度尺４０?ｐｍ）??Ｆｉｇ．?４?ＳＥＭ?ｐｈｏｔｏ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌ?（Ｓｃａｌｅ?ｉｓ??４０?ｍｉｃｒｏｎｓ）??飛行器的外部及燃媒室內(nèi)部的氣流環(huán)境，如圖７所??示。具體的實驗臺系統(tǒng)如圖８所示，通過測控系統(tǒng)??按照■＾定的時序控制減壓閥和伺服閥，以獲得穩(wěn)定??可控的高ｉ含來流。??圖７?Ｋｆ鱗聲速鳳洞??Ｆｉｇ．?７?Ｈｉｇｈ－ｅｎｔｈａｌｐｙ?ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ?ｗｉｎｄ?ｔｕｎｎｅｌ??柱體Ａ１??裝置Ａ??圖５裝置Ａ多孔柱狀結(jié)構(gòu)的安裝示意圖??Ｆｉｇ．?５?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ?ｉｎ?Ｓｔｒｕｔ?Ａ??裝置Ｂ??圖６裝置Ｂ多孔柱狀結(jié)構(gòu)的安裝示意圖??Ｆｉｇ．?６?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ?ｉｎ?Ｓｔｒｕｔ?Ｂ??的實驗裝置被命名為裝置Ｂ，其柱狀結(jié)構(gòu)按照主流??方向依次命名為柱體Ｂ１、柱體Ｂ２和柱體Ｂ３，三個??柱狀結(jié)抅之間的間距為３?ｍｍ．??１．２實驗系統(tǒng)??本文采用直連式高條超聲速風洞來模擬超聲速??圖飛．高轅超聲速鳳．洞實驗系蓮嚴意圖??Ｆｉｇ．?８?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??高焓超聲速風洞的核心部件為空氣加熱盎。酒??精、空氣及氧氣以適當?shù)谋壤蛔⑷氲娇諝饧訜崞??內(nèi)進行混合和燃燒，燃氣通過噴管被加速到設定的??超聲速參數(shù)狀態(tài)，并在風洞出口達到預定段計參數(shù)。??其中酒精巾高壓氮氣驅(qū)動，燃燒室冷卻水巾

（刻度尺４０?ｐｍ）??Ｆｉｇ．?４?ＳＥＭ?ｐｈｏｔｏ?ｏｆ?ｍｅｔａｌ?ｓｉｎｔｅｒｅｄ?ｐｏｒｏｕｓ?ｍａｔｅｒｉａｌ?（Ｓｃａｌｅ?ｉｓ??４０?ｍｉｃｒｏｎｓ）??飛行器的外部及燃媒室內(nèi)部的氣流環(huán)境，如圖７所??示。具體的實驗臺系統(tǒng)如圖８所示，通過測控系統(tǒng)??按照■＾定的時序控制減壓閥和伺服閥，以獲得穩(wěn)定??可控的高ｉ含來流。??圖７?Ｋｆ鱗聲速鳳洞??Ｆｉｇ．?７?Ｈｉｇｈ－ｅｎｔｈａｌｐｙ?ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ?ｗｉｎｄ?ｔｕｎｎｅｌ??柱體Ａ１??裝置Ａ??圖５裝置Ａ多孔柱狀結(jié)構(gòu)的安裝示意圖??Ｆｉｇ．?５?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ?ｉｎ?Ｓｔｒｕｔ?Ａ??裝置Ｂ??圖６裝置Ｂ多孔柱狀結(jié)構(gòu)的安裝示意圖??Ｆｉｇ．?６?Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒｓ?ｉｎ?Ｓｔｒｕｔ?Ｂ??的實驗裝置被命名為裝置Ｂ，其柱狀結(jié)構(gòu)按照主流??方向依次命名為柱體Ｂ１、柱體Ｂ２和柱體Ｂ３，三個??柱狀結(jié)抅之間的間距為３?ｍｍ．??１．２實驗系統(tǒng)??本文采用直連式高條超聲速風洞來模擬超聲速??圖飛．高轅超聲速鳳．洞實驗系蓮嚴意圖??Ｆｉｇ．?８?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｙｓｔｅｍ??高焓超聲速風洞的核心部件為空氣加熱盎。酒??精、空氣及氧氣以適當?shù)谋壤蛔⑷氲娇諝饧訜崞??內(nèi)進行混合和燃燒，燃氣通過噴管被加速到設定的??超聲速參數(shù)狀態(tài)，并在風洞出口達到預定段計參數(shù)。??其中酒精巾高壓氮氣驅(qū)動，燃燒室冷卻水巾高壓空??氣驅(qū)動，風洞出口位置崁計馬赫數(shù)為２．１，總溫為??１１６５?Ｋ，總壓為１．３７?ＭＰａ


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