超臨界壓力下低溫甲烷在肋片冷卻圓管中的強(qiáng)化傳熱的數(shù)值模擬研究.pdf

1、主動再生冷卻技術(shù)在保證發(fā)動機(jī)可靠性和使用壽命方面起著至關(guān)重要的作用，因此，在許多航空航天推進(jìn)和動力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，包括火箭發(fā)動機(jī)，超燃沖壓發(fā)動機(jī)和先進(jìn)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)等。在主動冷卻過程中如何通過改變冷卻通道的表面特性來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的是一個非常值得關(guān)注的領(lǐng)域。本文通過數(shù)值模擬手段，在準(zhǔn)確考慮熱物性和傳輸物性變化的情況下，通過準(zhǔn)確求解流/固耦合的守恒方程，對超臨界壓力下低溫甲烷在肋片圓管中的湍流流動和強(qiáng)化傳熱過程開展了深入的計算研

2、究，重點(diǎn)分析了幾個關(guān)鍵參數(shù)對流動和傳熱過程的影響，包括肋片形狀（方形和三角形肋片），肋片的高度（從0.01到0.05毫米），固體壁面導(dǎo)熱系數(shù)（從20到400W/mK），壁面熱流密度（從1到4MW/m2）以及入口流動速度（從10到20m/s）。數(shù)值計算中考慮的工作壓力為8MPa，高于甲烷的臨界壓力4.6MPa。數(shù)值模擬結(jié)果表明，肋片的引入可以顯著提高傳熱性能，但同時流動壓力損失也會大大增加。因此需要采用一個熱性能因子來綜合評價傳熱強(qiáng)化和壓