發(fā)布時間：2017-08-23 10:05

  本文關(guān)鍵詞：超臨界壓力下高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流管內(nèi)流動數(shù)值與實驗研究

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【摘要】：隨著高超聲速飛行器研究的深入,其動力部件的主動冷卻熱防護技術(shù)越來越受到廣泛重視。吸熱型碳氫燃料作為發(fā)動機的推進劑和冷卻劑在主動熱防護中扮演著重要角色,其在發(fā)動機供油管路中處于一種高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流的狀態(tài),對伴有化學(xué)熱裂解的碳氫燃料在高溫管路中的流動裂解傳熱研究對于指導(dǎo)發(fā)動機供油系統(tǒng)設(shè)計具有重要意義。本文即對高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流展開數(shù)值與實驗研究。首先提出一種可用于研究以正癸烷為工質(zhì)伴有化學(xué)反應(yīng)的流動傳熱數(shù)值計算方法,并從單一物性,混合物物性,跨臨界流動傳熱和超臨界流動傳熱方面對計算模型的準(zhǔn)確性進行了驗證。驗證結(jié)果表明該數(shù)值計算方法對于超臨界條件下高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流的計算具有較高精度。其次應(yīng)用經(jīng)過驗證的數(shù)值計算模型對加熱段和絕熱段內(nèi)高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流進行研究,重點研究了熱流密度和壓力對流動裂解傳熱及其耦合特性、熱沉釋放特性的影響,結(jié)果表明高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流的以上特性在加熱段和絕熱段中表現(xiàn)出不同的分布規(guī)律。再次對可能存在于發(fā)動機高溫供油管路中突擴結(jié)構(gòu)進行二維數(shù)值模擬,從減小突擴結(jié)構(gòu)處回流區(qū)面積,降低回流區(qū)內(nèi)部裂解率大于下游方面對高溫區(qū)突擴結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行優(yōu)化,結(jié)果顯示斜角突擴比直角突擴形成高溫回流區(qū)面積小且回流區(qū)內(nèi)沒有出現(xiàn)反應(yīng)物含量低于下游的現(xiàn)象。最后搭建了用于研究帶有絕熱段效應(yīng)的串級加熱系統(tǒng),對高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流在加熱段和絕熱段中的裂解傳熱特性進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明,絕熱段中化學(xué)反應(yīng)仍在繼續(xù)進行且進行的程度不可忽略,不同壓力下絕熱段中化學(xué)反應(yīng)進行程度不同。
【關(guān)鍵詞】：超臨界 碳氫燃料 耦合特性 絕熱段
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V231
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 課題背景與研究意義8-14
• 1.1.1 超燃沖壓發(fā)動機是高超聲速飛行器的核心部件8-9
• 1.1.2 主動冷卻熱防護技術(shù)是超燃沖壓發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)9-11
• 1.1.3 碳氫燃料熱裂解對再生冷卻的影響11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 超燃沖壓發(fā)動機的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 超燃沖壓發(fā)動機主動冷卻熱防護研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 超臨界條件下高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本課題的研究意義18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流計算模型與驗證20-40
• 2.1 引言20
• 2.2 高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流的計算方法20-25
• 2.2.1 物理模型及邊界條件20-21
• 2.2.2 控制方程21-23
• 2.2.3 熱物理性質(zhì)23-24
• 2.2.4 化學(xué)反應(yīng)模型24-25
• 2.3 計算模型簡化及驗證25-38
• 2.3.1 碳氫燃料熱裂解簡化模型26
• 2.3.2 高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流模型驗證26-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 超臨界直管內(nèi)高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流數(shù)值研究40-68
• 3.1 引言40
• 3.2 化學(xué)反應(yīng)對流動換熱特性影響40-42
• 3.3 熱流密度對高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流特性影響42-57
• 3.3.1 熱流密度對流動特性的影響42-46
• 3.3.2 熱流密度對裂解特性的影響46-48
• 3.3.3 熱流密度對流動裂解耦合特性的影響48-54
• 3.3.4 熱流密度對熱沉釋放的影響54-56
• 3.3.5 熱流密度對絕熱段綜合特性的影響56-57
• 3.4 壓力對高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流特性影響57-66
• 3.4.1 壓力對流動特性的影響58-61
• 3.4.2 壓力對裂解特性的影響61-62
• 3.4.3 壓力對流動裂解耦合特性的影響62-64
• 3.4.4 壓力對熱沉釋放的影響64-66
• 3.5 本章小結(jié)66-68
• 第4章 高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流在變截面通道內(nèi)流動裂解特性研究68-79
• 4.1 引言68
• 4.2 物理模型68-69
• 4.3 高溫區(qū)不同突擴結(jié)構(gòu)研究69-74
• 4.3.1 回流區(qū)特性參數(shù)的定義70
• 4.3.2 突擴結(jié)構(gòu)處流動裂解特性分析70-74
• 4.4 不同入口溫度下突擴結(jié)構(gòu)處裂解特性74-78
• 4.4.1 溫度分布特性74-76
• 4.4.2 產(chǎn)物分布特性76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-79
• 第5章 超臨界管內(nèi)高溫?zé)峄瘜W(xué)非平衡流實驗研究79-95
• 5.1 引言79
• 5.2 實驗設(shè)計79-80
• 5.3 實驗方案及數(shù)據(jù)處理方法80-85
• 5.3.1 實驗方案80-83
• 5.3.2 數(shù)據(jù)處理方法83-85
• 5.4 實驗結(jié)果85-93
• 5.4.1 不同壓力下產(chǎn)物分布85-91
• 5.4.2 不同壓力下絕熱段進出口裂解率分布91-93
• 5.5 本章小結(jié)93-95
• 結(jié)論95-96
• 參考文獻96-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果100-102
• 致謝102

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 時兆峰;葉蕾;宮朝霞;;俄羅斯高超聲速技術(shù)發(fā)展歷程[J];飛航導(dǎo)彈;2014年10期

2 吳峰,王秋旺,羅來勤,孫紀(jì)國;液體推進劑火箭發(fā)動機推力室再生冷卻通道三維流動與傳熱數(shù)值計算[J];航空動力學(xué)報;2005年04期

3 楊樣;張磊;張若凌;蔣勁;趙國柱;;超燃沖壓發(fā)動機燃燒室主動冷卻設(shè)計研究[J];推進技術(shù);2014年02期

4 洪長青;張幸紅;韓杰才;張賀新;;熱防護用發(fā)汗冷卻技術(shù)的研究進展(Ⅰ)──冷卻方式分類、發(fā)汗冷卻材料及其基本理論模型[J];宇航材料工藝;2005年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱丹陽;吸熱型碳氫燃料熱沉的測定及影響因素[D];天津大學(xué);2004年

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本文編號：724403