隨著高超聲速推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,吸熱型碳?xì)淙剂?EHF)主動(dòng)冷卻熱防護(hù)技術(shù)受到廣泛關(guān)注。深入研究微通道內(nèi)吸熱型碳?xì)淙剂系臒崃呀夂徒Y(jié)焦特性,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和碳?xì)淙剂蠎?yīng)用性能評(píng)價(jià)都具有十分重要的意義。一般燃料研究多應(yīng)用圓形通道,而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻結(jié)構(gòu)多為方形通道。冷卻通道幾何結(jié)構(gòu)的差異,可能導(dǎo)致燃料熱裂解與結(jié)焦特性的顯著差異,目前對(duì)該問(wèn)題鮮有報(bào)道。本文旨在深入研究三種典型冷卻通道幾何結(jié)構(gòu)內(nèi),碳?xì)淙剂蠠崃呀廪D(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性,以及結(jié)焦形成的規(guī)律,并結(jié)合CFD模擬,深入解析通道結(jié)構(gòu)對(duì)燃料熱裂解和結(jié)焦的影響規(guī)律。在三種幾何結(jié)構(gòu)(長(zhǎng)方形、正方形、圓形)的冷卻通道內(nèi)開(kāi)展熱裂解實(shí)驗(yàn),并對(duì)出口截面的流體溫度、流速分布進(jìn)行數(shù)值模擬。研究發(fā)現(xiàn),方形通道(包括長(zhǎng)方形和正方形通道)較圓形通道內(nèi)流體的近邊界層溫度偏高,流速偏低,導(dǎo)致裂解轉(zhuǎn)化率偏高(進(jìn)料流率4g/s,出口油溫700°C,相差17.2%),并且甲烷和部分一次反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性也出現(xiàn)差異。在三種幾何結(jié)構(gòu)的冷卻通道內(nèi)開(kāi)展結(jié)焦實(shí)驗(yàn),并對(duì)出口截面的產(chǎn)物濃度分布進(jìn)行數(shù)值模擬。發(fā)現(xiàn)方形通道近邊界層流體中,結(jié)焦前驅(qū)體(如甲苯)的濃度明顯偏高,并且溫度偏高,流速偏低。這... 

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【部分圖文】：

催化裂解與熱裂解反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與熱沉比較

圖 1-2 結(jié)焦的自由基加成生長(zhǎng)Figure 1-2 Radical addition growth of carbon deposition上述機(jī)理可以看出，具有催化活性的金屬、自由基反應(yīng)以及溫并促進(jìn)結(jié)焦的影響因素。Eser 等[23]探究過(guò) JP-8 在 500 °C 出口.4 MPa、進(jìn)料流率 4 mL/min 以及反應(yīng)時(shí)間 5 h 的條件下，管壁焦量和結(jié)焦性質(zhì)的影響。他們發(fā)現(xiàn) Fe、Ni 和 Co 能夠催化結(jié)l 和 Nb 能夠抑制結(jié)焦生長(zhǎng)。對(duì)此，他們[24]提出通過(guò)在管壁涂焦。 等[25]通過(guò)向燃料中添加供氫劑（四氫萘）方式來(lái)抑制結(jié)焦。和正丁基苯為原料，在 450 °C 條件下，添加 10 vol %的四氫低 90 %，77 %和 54 %。這是因?yàn)樵阪溤鲩L(zhǎng)階段，自由基從供而達(dá)到穩(wěn)定，這也因此抑制了自由基分解、環(huán)化、芳構(gòu)化以及縮結(jié)焦反應(yīng)。這也是為何 EHF 中通常會(huì)混配環(huán)烷烴和十氫萘的發(fā)生脫氫反應(yīng)產(chǎn)生更多的熱沉)。但是這種方法的弊端是降低

圖 1-3 多通道結(jié)構(gòu)截面與俯視示意圖Schematic of an multi-channel cooling panel for hypersonic co[51]在研究中給出了一種分析模型，它能很好的預(yù)測(cè)應(yīng)力，并基于這些信息給出了滿足限制條件的最小重量比條件下的最優(yōu)縱橫比。此外，通過(guò)篩選符合條料最輕便，Nb 合金和帶有涂層的高溫合金盡管重量于加工以及成本低。不均一直是平板結(jié)構(gòu)研究的一個(gè)重點(diǎn)。Sparrow 等[流量分布不均的問(wèn)題。Tong 等人的研究比較了四種大分配歧管的截面積；2. 改變出口通道的截面積；之一橢圓型歧管。Chen 等[54]在一篇論文中詳細(xì)的探熱的相關(guān)問(wèn)題。通過(guò)構(gòu)建 3D 模型，他們?cè)敿?xì)分析了分布的影響，進(jìn)而提出在每個(gè)支入口設(shè)置節(jié)流孔，能的問(wèn)題，避免局部過(guò)熱。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Deterioration in Heat Transfer of Endothermal Hydrocarbon Fuel[J]. Weixing Zhou 1, Wen Bao*, Jiang Qin3 and Yunfeng Qu4 Harbin Institute of Technology, Harbin, China, 150001.  Journal of Thermal Science. 2011(02)
[2]吸熱型碳?xì)淙剂涎芯窟M(jìn)展[J]. 符全軍,燕珂,杜宗罡,李寧.  火箭推進(jìn). 2005(05)
[3]吸熱型碳?xì)淙剂洗呋呀獾难芯渴鲈u(píng)[J]. 何龍,潘富敏,林瑞森.  推進(jìn)技術(shù). 2001(02)

碩士論文
[1]考慮化學(xué)反應(yīng)的并聯(lián)通道高溫碳?xì)淙剂狭髁糠峙涮匦匝芯縖D]. 姜俞光.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)再生主動(dòng)冷卻結(jié)構(gòu)強(qiáng)化換熱分析與設(shè)計(jì)[D]. 周有新.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



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