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弯曲段壁面冲击发散冷却结构流量系数与冷却效率的实验 被引量:5
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作者 罗国良 杨卫华 +2 位作者 曹俊 石蕊 宋双文 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1688-1694,共7页
为了研究回流燃烧室弯曲段采用冲击发散冷却结构时的流量系数和冷却效率,设计了多种不同几何尺寸的实验件模型,分别对其流量系数和冷却效率进行了实验研究,得出如下结论:①弯曲段冲击发散冷却结构的流量系数较小,一般不会超过0.7.发散... 为了研究回流燃烧室弯曲段采用冲击发散冷却结构时的流量系数和冷却效率,设计了多种不同几何尺寸的实验件模型,分别对其流量系数和冷却效率进行了实验研究,得出如下结论:①弯曲段冲击发散冷却结构的流量系数较小,一般不会超过0.7.发散孔倾角为40°的流量系数要小于倾角为20°和30°的流量系数,流量系数随着发散孔纵向间距比的增大而减小.②弯曲段冲击发散冷却结构的冷却效率均随着吹风比的增大而增大,其冷却效率要明显高于直板冲击发散冷却结构,且这种差异随着吹风比的增大而逐渐减弱. 展开更多
关键词 回流燃烧室 弯曲段 冲击发散 冷却效率 流量系数
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加力燃烧室双层壁隔热屏综合冷却效率的实验研究 被引量:7
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作者 牛嘉嘉 刘存良 +2 位作者 刘海涌 肖翔 林建府 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期395-405,共11页
为了研究加力燃烧室双层壁隔热屏的冷却特性,进行了综合冷却效率的模化及关键参数的匹配,通过红外测温技术测量了气膜板主流侧的综合冷却效率分布,研究了冲击孔板开孔率(φ=0.5%,0.6%,0.7%,0.8%)和动量比(I=0.02~1.38)对双层壁隔热屏综... 为了研究加力燃烧室双层壁隔热屏的冷却特性,进行了综合冷却效率的模化及关键参数的匹配,通过红外测温技术测量了气膜板主流侧的综合冷却效率分布,研究了冲击孔板开孔率(φ=0.5%,0.6%,0.7%,0.8%)和动量比(I=0.02~1.38)对双层壁隔热屏综合冷却效率的影响。研究结果表明:实验室工况(主流与二次流温度比T_(g)/T_(c)=2)相对于发动机工况(T_(g)/T_(c)=4)的综合冷却效率偏差在0.054以内。沿着主流的流动方向,气膜平板主流侧的综合冷却效率波动增长。随着动量比的增大,冲击驻点区附近的综合冷却效率得到提升,气膜平板中下游的气膜覆盖形状逐渐消失,气膜平板上游的综合冷却效率增幅较大。随着开孔率的提高,冲击孔和气膜孔排布变密,冲击换热增强及气膜叠加效果提升,使开孔率由0.5%增大到0.8%时,面平均综合冷却效率提高21.2%,而主流和二次流的掺混加强了气膜平板主流侧的换热,导致综合冷却效率的增幅下降。 展开更多
关键词 加力燃烧室 隔热屏 冲击发散冷却 模化理论 匹配原则 开孔率 综合冷却效率
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三维波纹板冲击/发散冷却结构流动及换热特性的数值研究
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作者 李国栋 郭涛 +2 位作者 马钊 刘存良 孔德海 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期212-222,共11页
为了进一步提升冲击冷却的强化换热潜力,在典型冲击/发散结构的基础上提出了一种冲击板为三维波纹板的冲击/发散冷却结构。三维波纹板由横向(X)及纵向(Y)的正弦波系叠加而成,冲击孔布置在正弦波的波谷位置。通过基于雷诺时均N-S方程的Re... 为了进一步提升冲击冷却的强化换热潜力,在典型冲击/发散结构的基础上提出了一种冲击板为三维波纹板的冲击/发散冷却结构。三维波纹板由横向(X)及纵向(Y)的正弦波系叠加而成,冲击孔布置在正弦波的波谷位置。通过基于雷诺时均N-S方程的Realizable k-ε湍流模型进行了冲击/发散结构的数值模拟,对比了平板结构与三维波纹板结构在射流流动及靶面换热特性上的差异并研究了波纹板波幅(A/d)的影响规律。其中基于冲击孔直径d定义的射流雷诺数的研究范围为Red=300~3000,波纹板波幅的研究范围为A/d=0.5~1.1,冲击孔的横向间距、纵向间距及冲击距分别为S/d=10.0,P/d=5.0,H/d=3.0。结果表明:与实验结果相比,Realizable k-ε湍流模型能够对线平均及面平均努塞尔数(NuAve,^(—)Nu)给出准确的预测;三维波纹板结构相比平板结构降低了射流冲击靶面前的动量损失,显著提高了驻点附近的换热强度,当A/d=0.8时,距冲击驻点1.5d范围内NuAve的最大增幅为32.3%;随着A/d的增大,冲击驻点区的换热得到明显强化,但驻点区以外的换热基本不发生改变。改变A/d对^(—)Nu的增益效果受到Red的影响,在A/d=1.1时,Red由300增大到3000对应的^(—)Nu增幅由36.6%降低为11.6%;随着Red和A/d的增大,流量系数(Cd)逐渐增大,三维波纹板结构的流量系数大于平板结构,但增幅小于3%。 展开更多
关键词 矢量喷管 冲击发散冷却 三维波纹板 流动及换热特性 数值模拟
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冲击发散冷却流场结构PIV测量 被引量:6
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作者 杨卫华 王立 +2 位作者 宋双文 胡好生 张靖周 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期483-487,共5页
为了研究冲击发散冷却结构的流场特性,设计了一典型冲击发散冷却结构,采用粒子图像测速仪(PIV)对其流场特性进行了研究.研究发现,在冲击板与发散孔板间,气流的流动状态很复杂,在各个方向上均形成大量的涡,且涡的形式和强度均随吹风比的... 为了研究冲击发散冷却结构的流场特性,设计了一典型冲击发散冷却结构,采用粒子图像测速仪(PIV)对其流场特性进行了研究.研究发现,在冲击板与发散孔板间,气流的流动状态很复杂,在各个方向上均形成大量的涡,且涡的形式和强度均随吹风比的变化而变化.在发散气膜侧,随着吹风比的增大,由发散孔流出的冷却气流会逐渐穿透主流,从而使得冷却气膜层愈来愈不稳定,脱离壁面;而在发散孔出口与主流方向垂直的位置会形成一对旋转方向相反的肾形涡,且涡的位置随吹风比的增大而移向主流区域. 展开更多
关键词 航空发动机 火焰筒 冲击发散冷却 粒子图像测速仪(PIV)测量 流场
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气膜孔与冲击孔面积比和动量比对加力燃烧室双层壁隔热屏综合冷却效率的影响 被引量:5
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作者 牛嘉嘉 刘存良 +2 位作者 刘海涌 肖翔 林建府 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期601-611,共11页
利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(... 利用冲击/发散双层壁冷却结构可以有效加强冷却效果。针对加力燃烧室隔热屏高效冷却性能的发展要求,基于综合冷却效率模化理论和匹配原则,采用红外测温技术测量了加力燃烧室双层壁隔热屏的综合冷却效率分布,分析了气膜孔与冲击孔面积比(A_(f)/A_(i)=1,2,3,4)和动量比(I=0.02~0.88)等参数对加力燃烧室双层壁隔热屏冷却特性的影响规律。研究结果表明:综合冷却效率分布由冲击冷却、气膜冷却及冲击孔和气膜孔的相对位置决定。高冷效区域集中在冲击驻点附近和气膜覆盖的区域。沿着主流的流动方向,气膜板下游的综合冷却效率高于上游的综合冷却效率。随着动量比的增大,综合冷却效率增大。随着气膜孔与冲击孔面积比的增大,气膜板上游的综合冷却效率主要是由于冲击换热的增强而增大,气膜板中下游的综合冷却效率是由于冲击换热和气膜冷却效果的增强而增大。气膜孔与冲击孔面积比由1增大到3,面平均综合冷却效率提高72%,气膜孔与冲击孔面积比由3增大到4时,面平均综合冷却效率提高了12%。 展开更多
关键词 加力燃烧室 隔热屏 冲击发散冷却 面积比 综合冷却效率
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平板冲击发散冷却流动与换热特性的数值模拟 被引量:3
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作者 费昕阳 王新军 陆海空 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期57-61,72,共6页
采用ANSYS-CFX商用软件对模化平板冲击发散冷却结构中的流动与换热特性进行了数值模拟,对比了有、无固体域时冲击发散冷却的冷却效率,分析了不同吹风比时气体的流动结构、涡强度、综合冷却效率和流动效率的变化,分析了固体导热系数对冷... 采用ANSYS-CFX商用软件对模化平板冲击发散冷却结构中的流动与换热特性进行了数值模拟,对比了有、无固体域时冲击发散冷却的冷却效率,分析了不同吹风比时气体的流动结构、涡强度、综合冷却效率和流动效率的变化,分析了固体导热系数对冷却效率的影响。结果表明:冲击发散冷却同时具有冲击冷却和气膜冷却的优点,可以有效保护壁面;当吹风比增大时,冲击冷却的效果增强,肾型涡强度增大,气膜冷却效果减弱,但冲击冷却的影响优于气膜冷却,所以其综合冷却效率仍然提高了;气膜冷却部分有最大的局部压力损失系数,当吹风比增大时,总压力损失系数增大,流动效率下降;当固体导热系数增大时,冲击冷却的影响增大,综合冷却效率提高。该结果可为进一步冷却燃气轮机内工作部件提供参考。 展开更多
关键词 冲击发散冷却 数值模拟 吹风比 综合冷却效率
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一种小型发动机燃烧室冷却方式对出口温度场的影响 被引量:2
7
作者 代威 夏东坤 +2 位作者 张雯 蔡昱 张弛 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第5期21-25,共5页
为了研究一种小型发动机回流燃烧室弯曲段外壁的冷却方式特性以及不同冷却方式对燃烧室出口温度分布的影响,通过在模拟设计点工况下的温度分布试验对比分析大弯管壁气膜冷却及冲击/发散冷却对出口温度场的影响趋势。试验结果表明:采用... 为了研究一种小型发动机回流燃烧室弯曲段外壁的冷却方式特性以及不同冷却方式对燃烧室出口温度分布的影响,通过在模拟设计点工况下的温度分布试验对比分析大弯管壁气膜冷却及冲击/发散冷却对出口温度场的影响趋势。试验结果表明:采用气膜冷却和冲击/发散冷却方式大弯管壁的燃烧室出口温度场均呈现出三个明显的展向偏移热区,符合燃烧室出口温度的一般规律。采用冲击/发散冷却的方案具有较低的热点,其温度热区沿径向和展向更加均匀,温度梯度小,贴近壁面的温度与热区中心之间过渡平缓,热区中心温度比气膜冷却低,出口气流在径向和展向均有更加优异的扩散性。 展开更多
关键词 回流燃烧室 气膜冷却 冲击发散冷却 出口温度分布
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考虑热应力的冲击发散冷却结构参数敏感性分析及优化设计
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作者 李海旺 张大伟 由儒全 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2455-2464,共10页
针对涡轮叶片高效冷却和安全可靠的发展要求,基于代理模型的优化方法,对冲击发散冷却典型结构参数气膜孔倾斜角、气膜平板高度、冲击距、气膜孔与冲击孔孔间距、孔径比对冷却结构综合冷却效率和最大热应力特性进行敏感性因素分析,并以... 针对涡轮叶片高效冷却和安全可靠的发展要求,基于代理模型的优化方法,对冲击发散冷却典型结构参数气膜孔倾斜角、气膜平板高度、冲击距、气膜孔与冲击孔孔间距、孔径比对冷却结构综合冷却效率和最大热应力特性进行敏感性因素分析,并以最大化冷效、同时提高冷效并降低最大热应力两种优化方案进行优化。研究结果表明:高热应力区域出现在气膜孔附近,气膜孔倾斜角是影响综合冷效及最大热应力的主要影响因素。综合冷却效率和最大热应力两个优化目标存在竞争关系。通过多目标结构优化,冲击发散冷却结构综合冷效提高2.9%,最大热应力降低12.5%。 展开更多
关键词 冲击发散冷却 综合冷却效率 热应力 代理模型 参数敏感性 优化设计
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开孔率对加力燃烧室隔热屏冷却特性的影响
9
作者 刘海涌 牛嘉嘉 +1 位作者 刘存良 王睿 《航空发动机》 北大核心 2022年第6期64-70,共7页
为了分析开孔率对航空发动机加力燃烧室隔热屏流动和冷却特性的影响,建立了双层壁隔热屏结构。在给定冲击距、发散板与冲击板开孔面积比的条件下,对开孔率为0.6%和0.8%的冲击发散冷却结构进行数值模拟,获得了发动机真实工作状态下的气... 为了分析开孔率对航空发动机加力燃烧室隔热屏流动和冷却特性的影响,建立了双层壁隔热屏结构。在给定冲击距、发散板与冲击板开孔面积比的条件下,对开孔率为0.6%和0.8%的冲击发散冷却结构进行数值模拟,获得了发动机真实工作状态下的气动参数、几何参数对流量系数和综合冷却效率的影响规律。结果表明:冲击孔、发散孔流量系数沿主流方向略微增大,随着开孔率由0.6%增大到0.8%,不同吹风比下冲击孔的流量系数均减小,而气膜孔的流量系数变化不明显,在吹风比由0.2增加到0.8时,0.6%开孔率结构的综合流量系数增幅明显高于0.8%的;在吹风比为0.2时,0.6%开孔率结构上游区综合冷效优于0.8%开孔率结构的,而在下游区则正好相反,在吹风比为0.3~0.8时,0.8%开孔率结构各区域的综合冷效均高于0.6%开孔率结构的。 展开更多
关键词 加力燃烧室 隔热屏 冲击发散冷却 流量系数 综合冷却效率 开孔率 吹风比 航空发动机
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冲击/发散冷却气膜冷却效率的实验研究 被引量:8
10
作者 王磊 张靖周 +1 位作者 杨卫华 李廷斌 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z2期97-100,共4页
采用红外热像仪对冲击/发散冷却发散壁绝热壁温进行了测试,研究了气膜冷却效率随吹风比、孔间距、冲击间距、发散孔角度及排列方式的变化规律.研究结果表明,气膜冷却效率随发散孔角度的不同而差异较大;35°发散孔的冷却效率随吹风... 采用红外热像仪对冲击/发散冷却发散壁绝热壁温进行了测试,研究了气膜冷却效率随吹风比、孔间距、冲击间距、发散孔角度及排列方式的变化规律.研究结果表明,气膜冷却效率随发散孔角度的不同而差异较大;35°发散孔的冷却效率随吹风比的增大而减小,90°发散孔的冷却效率随吹风比的变化因孔阵布置方式的不同而有所差异;冲击间距对90°发散孔的冷却效率影响微弱,对35°发散孔的冷却效率影响较大;吹风比相同,孔间距越小冷却效率越高. 展开更多
关键词 冲击/发散 冷却效率 实验研究
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冲击/发散冷却壁温分布和冷却效率研究 被引量:9
11
作者 胡超 许全宏 +1 位作者 徐剑 林宇震 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1800-1804,共5页
针对高温升燃烧室长寿命火焰筒的要求,实验研究了孔排列方式、发散壁壁厚与孔径之比以及单位面积开孔率对壁温分布和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度20m/s,发散壁孔内气流与主流速度比为0.63,主流与冷却气温度比为1.6.... 针对高温升燃烧室长寿命火焰筒的要求,实验研究了孔排列方式、发散壁壁厚与孔径之比以及单位面积开孔率对壁温分布和冷却效率的影响.实验中冷却气为常温常压,主流速度20m/s,发散壁孔内气流与主流速度比为0.63,主流与冷却气温度比为1.6.实验结果表明:长菱形排布与正菱形排布相比冷却效率更高,但孔的排布方式对于壁温分布的影响较小;增大发散壁壁厚与孔径比可以增强冷却效果,并使壁温分布变得均匀;而减小单位面积开孔率对于壁温分布的影响较小,同时冷却效率也会降低. 展开更多
关键词 壁温分布 冷却效率 燃烧室 冲击/发散 火焰筒
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孔径比与冲击距对冲击/发散冷却隔热屏冷却性能影响 被引量:9
12
作者 杨旭 刘友宏 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期668-674,共7页
为了获得孔径比与冲击距对冲击/发散冷却层板隔热屏冷却性能的影响,采用商用软件Fluent,基于加力燃烧室隔热屏的工况条件,对7组不同孔径比和7组不同相对冲击距的冲击/发散层板模型进行了三维流固耦合传热数值模拟研究,得到了层板隔热屏... 为了获得孔径比与冲击距对冲击/发散冷却层板隔热屏冷却性能的影响,采用商用软件Fluent,基于加力燃烧室隔热屏的工况条件,对7组不同孔径比和7组不同相对冲击距的冲击/发散层板模型进行了三维流固耦合传热数值模拟研究,得到了层板隔热屏内部被冲击表面的Nu数、层板隔热屏气膜冷却表面的冷却效果、层板隔热屏的冷气消耗和冷流体热负荷的变化规律,其对层板隔热屏的设计具有参考价值。结果表明,Nu数与冷却效果均随着孔径比的增大而增大,随着冲击距的增大而减小。其中随孔径比增大,平均冷却效果值最大增大40.5%,随冲击距增大,平均冷却效果值最大减小3.27%。 展开更多
关键词 冲击/发散冷却 气膜冷却 隔热屏 加力燃烧室 数值仿真
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浮动壁火焰筒壁温试验和计算分析 被引量:7
13
作者 李彬 吉洪湖 +1 位作者 江义军 赵清杰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期771-774,共4页
对某浮动壁火焰筒的壁温进行了试验和计算分析。该火焰筒应用了新型的浮动壁结构和高效的冲击/发散复合冷却技术。壁温分布试验在全环形燃烧室试验台上进行,采用热电偶和示温漆测量。计算采用了稳态导热问题的有限元求解方法。研究分析... 对某浮动壁火焰筒的壁温进行了试验和计算分析。该火焰筒应用了新型的浮动壁结构和高效的冲击/发散复合冷却技术。壁温分布试验在全环形燃烧室试验台上进行,采用热电偶和示温漆测量。计算采用了稳态导热问题的有限元求解方法。研究分析表明,火焰筒壁温在材料的长期许用温度范围内,壁温计算反映了火焰筒壁温的分布规律和趋势。冲击/发散复合冷却方式的轴向壁温梯度小于缝槽气膜冷却方式,对降低热应力水平,延长火焰筒使用寿命有利。 展开更多
关键词 燃烧室 火焰筒 浮动壁 冲击/发散冷却
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冲击/逆向对流/发散冷却与冲击/发散冷却的冷却效率对比
14
作者 卓运铎 郎旭东 曹俊 《现代制造技术与装备》 2023年第12期165-167,共3页
为解决燃烧室火焰筒下游壁温过高的问题,对冲击/逆向对流/发散冷却和冲击/发散冷却的综合冷却效率进行对比分析。结果表明:冲击/逆向对流/发散冷却降低了上游1/3区域的冷却效率,强化了下游冲击换热,提高了下游2/3区域的冷却效率;起始气... 为解决燃烧室火焰筒下游壁温过高的问题,对冲击/逆向对流/发散冷却和冲击/发散冷却的综合冷却效率进行对比分析。结果表明:冲击/逆向对流/发散冷却降低了上游1/3区域的冷却效率,强化了下游冲击换热,提高了下游2/3区域的冷却效率;起始气膜可以有效弥补冲击/逆向对流/发散冷却在上游发散孔的冷却效率,提高了整体冷却效率。 展开更多
关键词 冲击/逆向对流/发散冷却 冲击/发散冷却 综合冷却效率 数值模拟
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大弯管冲击/发散冷却特性的数值计算与分析 被引量:2
15
作者 王梅娟 胡好生 石小祥 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2561-2567,共7页
采用Fluent软件对大弯管多方案冲击/发散冷却特性进行了流固耦合传热计算,得到了不同方案的壁温和综合冷却效率的分布规律,并开展了大弯管壁温试验。结果表明:(1)流量系数和总压损失系数与当量流动面积有关,当量流动面积相同时,各方案... 采用Fluent软件对大弯管多方案冲击/发散冷却特性进行了流固耦合传热计算,得到了不同方案的壁温和综合冷却效率的分布规律,并开展了大弯管壁温试验。结果表明:(1)流量系数和总压损失系数与当量流动面积有关,当量流动面积相同时,各方案的流量系数及总压损失系数相差不大;(2)在当量流动面积相同的条件下,增加发散孔开孔面积、减小冲击孔开孔面积对提高综合冷却效率有利;(3)发散孔及冲击孔的排布形式会影响综合冷却效率,在孔数、孔径、开孔面积均相同的条件下,六边形排布优于菱形排布。 展开更多
关键词 回流燃烧室 大弯管 复合冷却 冲击/发散冷却 壁温 冷却效率
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径向稳定器冷却方式对壁温和流场影响的数值模拟 被引量:1
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作者 翟云超 钟世林 +2 位作者 康玉东 邓远灏 王金涛 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2018年第6期14-17,共4页
为探寻一种良好的径向稳定器冷却方式,采用数值模拟的方法比较并分析了冲击冷却、冲击-发散冷却及其发散孔倾角和发散孔开孔数目对径向稳定器冷却和径向稳定器后方流场的影响。结果表明:在设计冷却气量下,冲击冷却基本能满足使用要求;冲... 为探寻一种良好的径向稳定器冷却方式,采用数值模拟的方法比较并分析了冲击冷却、冲击-发散冷却及其发散孔倾角和发散孔开孔数目对径向稳定器冷却和径向稳定器后方流场的影响。结果表明:在设计冷却气量下,冲击冷却基本能满足使用要求;冲击-发散冷却的冷却效果要比冲击冷却的好,但该冷却方式对径向稳定器后方流场的影响较大;可通过适当减小发散孔倾角和发散孔开孔数目可有效削弱冲击-发散冷却对径向稳定器后方流场的影响。 展开更多
关键词 航空发动机 凹腔驻涡燃烧室 冲击冷却 冲击-发散冷却 发散孔倾角 径向稳定器
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弯曲壁面冲击加发散冷却结构的冷却效果实验研究 被引量:1
17
作者 石小祥 胡好生 +1 位作者 杨卫华 王梅娟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期630-636,共7页
为了研究双层壁压降分配对弯曲壁面冲击加发散冷却效果的影响,针对回流燃烧室大弯管双层壁冷却结构,保证相同当量开孔率通过调整冲击孔壁和发散孔壁的有效开孔面积之比得到了不同压降分配的冷却方案,并提出了一种六边形排布方式,选取4... 为了研究双层壁压降分配对弯曲壁面冲击加发散冷却效果的影响,针对回流燃烧室大弯管双层壁冷却结构,保证相同当量开孔率通过调整冲击孔壁和发散孔壁的有效开孔面积之比得到了不同压降分配的冷却方案,并提出了一种六边形排布方式,选取4种冷却结构进行了冷却效果实验研究。研究表明:在相同的冷热侧进气条件下,冲击孔壁压降分配比例由19%增加至71%时,常规菱形排布结构的平均冷却效率可以提高29%,而六边形排布结构的平均冷却效率可以提高36%以上;另外,加温比对冷却效率影响较小。 展开更多
关键词 回流燃烧室 弯曲壁面 冲击发散冷却 压降分配 冷却效率 六边形排布
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