浮升力对航空煤油传热流动影响的数值研究
2021-06-28姚长鑫
航空工程进展 2021年3期
姚长鑫
(重庆建筑工程职业学院城市轨道交通与机电工程系,重庆400072)
0 引 言
超燃冲压发动机是助力飞行器实现超高声速飞行的核心部件。吸入发动机的高速空气被压缩后温度可达上千摄氏度,高温空气继而与燃料混合燃烧产生巨大推力,从而大幅提升飞行速度。2018年我国关于超燃冲压发动机的风洞实验取得重大突破,极大地推进了我国地空往返运输系统动力技术的革新。
超燃冲压发动机具有重量轻、载荷大的优势,但同时也存在难以攻克的技术难关。高温空气和燃烧后的高温气体同时造成燃烧室壁面温度大幅增加。当马赫数为6.5时,来流总温将超过1 800 K,燃烧后产生的气体温度甚至会高于2 800 K[1]。目前尚未找到合适的材料能在此高热载荷状态下长时间工作,因此对燃烧室的热防护不可或缺。再生冷却技术较为可靠高效,其基本原理是将发动机燃料作为冷却剂,在其流经冷却通道时将燃烧室壁面上过多的热量吸收,在冷却发动机壁面的同时起到预热燃料的作用。再生冷却技术优势显著,发展潜力大,近年来成为各国研究热点[2-7]。
再生冷却效果受到多种因素的影响,外因包括冷却结构、涂层材料、压力等[8-12],超临界状态下物性参数骤变引起的冷却效果改变则属内因。目前对于超临界水、超临界CO2的研究较多,通过对超临界流体特性的研究[13-15],一般认为航空煤油在超过超临界压力时物性突变,造成的近壁流体湍动能下降或浮升力引起的边界流动流化都可能引起传热恶化。……
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