為了改善冷卻結構的綜合換熱性能,需要對冷卻結構的優(yōu)化設計進行研究。以冷卻結構的平均溫度、溫度不均勻度和冷卻劑流動壓力損失為目標函數(shù),基于變分法生成優(yōu)化分布的冷卻通道,該通道可以根據(jù)當?shù)氐倪吔鐥l件而自適應地調整。隨后對冷卻結構進行流固耦合傳熱的數(shù)值計算,得到冷卻結構的溫度分布、冷卻劑的壓力損失、冷卻劑出口溫度等參數(shù),多次迭代進而得到滿足目標要求的冷卻結構優(yōu)化設計。計算結果表明,基于變分法的冷卻結構優(yōu)化設計方法可以根據(jù)當?shù)剡吔鐥l件生成優(yōu)化的冷卻通道;對于不同的優(yōu)化方案,存在各自對應的最佳通道個數(shù)和冷卻通道分布使目標函數(shù)最優(yōu);對于優(yōu)化方案三,優(yōu)化設計的冷卻通道和常規(guī)設計的冷卻通道相比:冷卻結構平均溫度從816K下降到807K,溫度不均勻度從211K降低到172K,代價是壓力損失從8kPa上升到17kPa。 

【文章來源】：推進技術. 2020,41(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【文章目錄】：
1 引言
2 計算模型和數(shù)值方法
    2.1 冷卻結構模型和邊界條件
    2.2 材料熱物性
    2.3 基于變分法的優(yōu)化模型
    2.4 計算模型
    2.5 計算方法
    2.6 數(shù)值模型驗證
    2.7 優(yōu)化目標以及設計變量
3 結果分析
    3.1 優(yōu)化方法的有效性
    3.2 優(yōu)化結果及分析
4 結論


【參考文獻】：
期刊論文
[1]微流控芯片通道結構的拓撲優(yōu)化研究[J]. 董馨,劉小民.  西安交通大學學報. 2018(06)
[2]基于響應面法的再生冷卻通道尺寸傳熱優(yōu)化[J]. 向紀鑫,孫冰,徐華.  推進技術. 2017(11)
[3]超燃沖壓發(fā)動機燃燒室冷卻通道的優(yōu)化設計[J]. 秦昂,周章文,張登成.  計算機仿真. 2017(07)
[4]方形再生冷卻通道內超臨界正癸烷湍流傳熱數(shù)值研究[J]. 王彥紅,李素芬,東明.  推進技術. 2015(11)
[5]超聲速燃燒室再生冷卻結構對傳熱的影響分析[J]. 張明哲,艾青,劉華.  節(jié)能技術. 2014(04)
[6]主動冷卻燃燒室燃燒與傳熱耦合過程迭代分析設計方法[J]. 王新竹,張?zhí)┎?陸陽,范學軍.  推進技術. 2014(02)
[7]超燃沖壓發(fā)動機燃燒室新型熱結構的優(yōu)化設計[J]. 王厚慶,何國強,劉佩進,艾春安.  推進技術. 2009(03)
[8]通道深寬比對液體火箭發(fā)動機推力室再生冷卻的影響[J]. 吳峰,曾敏,王秋旺,孫紀國.  航空動力學報. 2007(01)
[9]液體火箭發(fā)動機推力室冷卻通道傳熱優(yōu)化計算[J]. 吳峰,王秋旺,羅來勤,曾敏,孫紀國.  推進技術. 2006(03)
[10]勢流函數(shù)正交網格生成方法[J]. 王瑜琳,李春.  上海理工大學學報. 2006(01)



本文編號：3554179