發(fā)布時(shí)間：2017-07-21 01:17

  本文關(guān)鍵詞：氣膜冷卻在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用及影響因素研究

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【摘要】：超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是最理想的高超聲速飛行器的推進(jìn)裝置,然而由于飛行的馬赫數(shù)較高,熱環(huán)境惡劣,為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間可靠工作,需要一種高效的主動(dòng)冷卻方式。本文針對(duì)碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)提出了一種再生/氣膜復(fù)合的冷卻方案,以解決更高馬赫數(shù)下單一再生冷卻燃料熱沉不足的問(wèn)題,并對(duì)超聲速主流中的氣膜冷卻展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。本文首先建立了氣膜冷卻的數(shù)值模擬方法,并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。之后對(duì)再生/氣膜復(fù)合冷卻的冷卻效果進(jìn)行了評(píng)估,對(duì)比分析了復(fù)合冷卻與再生冷卻的冷卻效果,表明氣膜冷卻的引入明顯提高了冷卻效果。因此需要對(duì)氣膜冷卻展開(kāi)深入的研究。通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)無(wú)激波情況下的超聲速主流中的氣膜冷卻展開(kāi)了一系列的研究。利用量綱分析的方式對(duì)超聲速主流中的氣膜冷卻的影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié),然后分析了冷卻流湍流度,主流邊界層厚度,主流壓力梯度及冷卻流入射角度對(duì)氣膜冷卻的影響。結(jié)果表明湍流度的增加降低了氣膜冷卻效率,主流邊界層厚度的影響則比較復(fù)雜,主流擴(kuò)張則能提高冷卻效率,冷卻流入射角度的影響在較高吹風(fēng)比下比較明顯。通過(guò)數(shù)值模擬分析了斜激波與激波串對(duì)氣膜冷卻的影響,討論了斜激波強(qiáng)度,位置,及激波與擴(kuò)張段和吹風(fēng)比的共同的影響。結(jié)果表明不同氣膜冷卻區(qū)域抗激波影響能力不同,激波強(qiáng)度的增加會(huì)降低氣膜冷卻效率,擴(kuò)張段角度的提高和吹風(fēng)比的增加會(huì)提高氣膜冷卻效果。最后對(duì)帶有化學(xué)熱沉的油氣膜冷卻進(jìn)行了數(shù)值和試驗(yàn)研究,對(duì)比分析了化學(xué)熱沉對(duì)氣膜冷卻效果的影響,討論了吹風(fēng)比對(duì)帶有化學(xué)熱沉的油氣膜冷卻效果的影響。結(jié)果表明裂解反應(yīng)一方面會(huì)吸收熱量,提高氣膜冷卻效率,另一方面由于體積膨脹也會(huì)干擾流動(dòng)提高湍流度,促進(jìn)主流與冷卻流的摻混,降低氣膜冷卻效率,因此化學(xué)熱沉并沒(méi)有使的氣膜冷卻效率一直提高。吹風(fēng)比的增加增強(qiáng)了裂解反應(yīng)對(duì)流動(dòng)的干擾,導(dǎo)致冷卻效率降低的區(qū)域增大。
【關(guān)鍵詞】：超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī) 氣膜冷卻 復(fù)合冷卻 激波 化學(xué)熱沉
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V23
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景及研究的目的和意義9-13
• 1.1.1 課題研究背景9-13
• 1.1.2 研究目的及意義13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析13-19
• 1.2.1 超聲速氣膜冷卻流動(dòng)特性研究14-16
• 1.2.2 超聲速膜冷卻傳熱特性研究16-19
• 1.3 超聲速氣膜冷卻研究面臨的問(wèn)題19-20
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排20-21
• 第2章 超聲速主流中再生/氣膜復(fù)合冷卻方案研究21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 再生/氣膜復(fù)合冷卻方案簡(jiǎn)介21-22
• 2.3 再生/氣膜復(fù)合冷卻計(jì)算模型22-27
• 2.3.1 幾何模型及邊界條件22-23
• 2.3.2 守恒方程23-24
• 2.3.3 流體物性處理24-27
• 2.4 氣膜冷卻數(shù)值計(jì)算方法驗(yàn)證27-28
• 2.5 再生/氣膜復(fù)合冷卻效果分析28-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第3章 無(wú)激波情況下氣膜冷卻影響因素研究34-60
• 3.1 引言34-35
• 3.2 主要影響因素的無(wú)量綱分析35-37
• 3.3 冷卻流湍流度對(duì)氣膜冷卻的影響37-42
• 3.3.1 物理模型及參數(shù)37-38
• 3.3.2 計(jì)算結(jié)果及分析38-42
• 3.4 主流邊界層厚度對(duì)氣膜冷卻的影響42-46
• 3.4.1 物理模型及參數(shù)42-43
• 3.4.2 計(jì)算結(jié)果及分析43-46
• 3.5 壓力梯度對(duì)氣膜冷卻的影響46-51
• 3.5.1 模型及參數(shù)46-47
• 3.5.2 計(jì)算結(jié)果及分析47-51
• 3.6 冷卻流入射角度對(duì)氣膜冷卻的影響51-58
• 3.6.1 物理模型及參數(shù)51-53
• 3.6.2 計(jì)算結(jié)果及分析53-58
• 3.7 本章小結(jié)58-60
• 第4章 激波對(duì)超聲速氣膜冷卻的影響60-79
• 4.1 引言60
• 4.2 斜激波對(duì)氣膜冷卻的影響60-67
• 4.2.1 激波強(qiáng)度對(duì)氣膜冷卻的影響61-65
• 4.2.2 激波位置對(duì)氣膜冷卻的影響65-67
• 4.3 激波與其他影響因素相互作用67-73
• 4.3.1 激波與吹風(fēng)比的共同影響67-70
• 4.3.2 激波與擴(kuò)張角的共同影響70-73
• 4.4 背壓產(chǎn)生的激波串對(duì)氣膜冷卻的影響73-77
• 4.5 本章小結(jié)77-79
• 第5章 高溫油氣膜冷卻研究79-90
• 5.1 引言79
• 5.2 化學(xué)反應(yīng)模型79-81
• 5.3 不同吹風(fēng)比下高溫油氣膜冷卻效率研究81-85
• 5.4 帶化學(xué)熱沉的油氣膜冷卻效果驗(yàn)證試驗(yàn)85-89
• 5.4.1 試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介85-87
• 5.4.2 瞬態(tài)氣膜冷卻效率及測(cè)量87-88
• 5.4.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析88-89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 結(jié)論90-92
• 參考文獻(xiàn)92-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果97-99
• 致謝99

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2 秦晏e，

本文編號(hào)：570845