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基于AMEsim的机载冷凝器换热性能数值模拟

2021-05-06张永宏刘宸旭

兵器装备工程学报 2021年4期

张永宏,刘宸旭

(1.重庆安全技术职业学院, 重庆 404000; 2.山东大学 计算机科学与技术学院, 山东 青岛 266237)

随着多任务飞行器的快速发展,其系统内部产生的无效热载荷呈指数式上涨,直接影响到座舱、设备舱等重要舱室的环境稳定性,因此,对机载制冷系统的冷却需求[1-5]不断提高。目前,装载于多任务飞行器上的制冷系统多为蒸发循环系统,而冷凝器作为连接外界冲压空气与内部闭环系统的媒介,起着热量传输的作用,其性能的优劣直接影响到机载制冷系统的制冷效果。

机载冷凝器多为空-液热交换器,即参与换热的工质为外界冲压空气与系统内相变制冷剂[6]。目前,某型号飞行器机载冷凝器主体设计主要依靠试验的方法,但是试验具有所需周期长、费用高等缺点,应用软件仿真辅助设计,可以达到缩短研发周期、降低研制成本的目的[7]。现阶段的机载冷凝器制冷量较小,为5 kW左右,难以满足日益增长的热负荷。

本研究针对上述需求,首先,以某型号飞行器上的机载冷凝器为样本,阐述换热机理,建立高制冷量的机载冷凝器数值仿真模型并验证其可靠性;然后,分析不同迎面风速下的换热性能;最后,从实际工程应用的角度出发,分析极端工况下的机载冷凝器换热性能,为机载冷凝器的设计提供一定的参考依据。

1 机载冷凝器换热机理

为了分析机载冷凝器的换热机理,对换热模型进行了简化处理,做出基本假设[8-10]:① 在扁管内流动的制冷剂为一维流动状态;……

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