湍流状态下超疏水表面流场减阻特性数值仿真研究_宋东
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收稿日期:2023-01-16基金项目:吉林省教育厅科技项目(JJKH20220100KJ )、东北电力大学青年博士科研助推计划(BSZT02202102)资助作者简介:王彦红(1983),男,博士,副教授。
引用格式:王彦红,李浩然,李洪伟.U 型再生冷却通道内超临界航空煤油换热特性数值模拟[J].航空发动机,2023,49(4):16-25.WANG Yanhong ,LI Ha⁃oran ,LI Hongwei.Heat transfer of supercritical aviation kerosene in a u-shaped regenerative cooling channel[J].Aeroengine ,2023,49(4):16-25.U 型再生冷却通道内超临界航空煤油换热特性数值模拟王彦红,李浩然,李洪伟(东北电力大学能源与动力工程学院,吉林吉林132012)摘要:为了解决航空发动机的高温热防护问题,通过RNG k-ε湍流模型开展了U 型再生冷却通道内超临界压力RP-3航空煤油换热特性数值研究。
探究了进口参数、固壁热导率、壁面粗糙度对换热的影响机制。
基于流场和温度场揭示了换热特征和换热机理,通过离心力参数讨论了其作用机制,阐述了二次流对换热的影响,提出了换热关联式,其预测偏差处于±20%以内。
结果表明:上游水平通道和下游水平通道受非对称加热作用产生弱二次流,弯通道受离心力作用产生强二次流,高温区近壁流体吸热能力降低造成传热恶化,最高壁温约为935K ;离心力促使热流产生显著的周向迁移。
在高进口温度下传热恶化起始位置提前到弯通道,加剧了离心力作用,使热流迁移增强。
提高固壁热导率和壁面粗糙度,换热均增强,对离心力影响可忽略。
关键词:U 型通道;再生冷却;超临界航空煤油;换热特性;热流迁移;高温热防护;航空发动机中图分类号:V231.1文献标识码:Adoi :10.13477/ki.aeroengine.2023.04.003Numerical Simulation on Heat Transfer Characteristics of Supercritical Aviation Kerosene in a U-shapedRegenerative Cooling ChannelWANG Yan-hong ,LI Hao-ran ,LI Hong-wei(School of Energy and Power Engineering ,Northeast Electric Power University ,Jilin Jilin 132012,China )Abstract :In order to solve the problem of high-temperature thermal protection of aeroengine ,numerical research on heat transfer characteristics of supercritical-pressure RP-3aviation kerosene in a U-shaped regenerative cooling channel was conducted based on the RNG k-εturbulence model.Effect mechanisms of the inlet parameters ,solid wall thermal conductivity ,and wall roughness on heat trans⁃fer were investigated.Based on the flow field and temperature field distributions ,the characteristics and mechanisms of heat transfer were revealed.The centrifugal force effect was discussed through the centrifugal force parameters.The influence of secondary flow on heat trans⁃fer was described ,and the heat transfer correlation was proposed ,with prediction deviations within ±20%.The results show that the up⁃stream horizontal section and the down-stream horizontal section generate weak secondary flow due to the asymmetric heating ,the bendsection generates strong secondary flow due to the centrifugal force ,and the heat transfer deterioration is caused by the reduced heat ab⁃sorption capacity of near-wall fluid in the high-temperature region ,and the maximum wall temperature is approximately 935K.The cen⁃trifugal force leads to a significant circumferential migration of heat flux.The starting position of heat transfer deterioration is advanced to the bend section at the high inlet temperature condition ,the centrifugal-force effect is aggravated and the heat flux migration is enhanced.With the increase of solid thermal conductivity and wall roughness ,the heat transfer is enhanced and the effect on centrifugal force can be ignored.Key words :U-shaped channel ;regenerative cooling ;supercritical aviation kerosene ;heat transfer characteristics ;heat flux migra⁃tion ;high-temperature thermal protection ;aeroengine第49卷第4期2023年8月Vol.49No.4Aug.2023航空发动机Aeroengine0引言再生冷却是解决超声速发动机热端部件冷却问题的重要技术,其通过碳氢燃料流经燃烧室固壁内的微通道吸收机体极端热量[1]。
基于Fluent的非光滑表面减阻仿真实验
冯晓明;朱东坡;颜兵兵;陈光;田桂中
【期刊名称】《实验技术与管理》
【年(卷),期】2024(41)1
【摘要】该文基于有限元法构建了一套可用于非光滑表面减阻仿真的实验方案。
将在ICEM中划分的非光滑表面模型网格导入ANSYS中的Fluent模块进行仿真计算,通过对比分析不同速度、不同展向间距圆锥微结构的减阻率评估减阻效果,并利用可视化功能观测速度、压力和湍动能云图,探究了由圆锥微结构构成的非光滑表面减阻规律,为减阻性能方面研究提供了一种新的思路。
【总页数】6页(P85-90)
【作者】冯晓明;朱东坡;颜兵兵;陈光;田桂中
【作者单位】江苏科技大学机械工程学院;佳木斯大学机械工程学院;江苏科技大学教务处
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于非光滑表面的沟槽减阻数值仿真研究
2.基于边界层理论的非光滑减阻表面结构的研究
3.基于气泡型非光滑表面的弹丸减阻性能研究
4.基于非光滑表面的直升机尾舱门减阻技术
5.基于凸包非光滑表面的高速列车减阻技术
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侧喷射流的仿生鱼表面减阻优化研究
刘国勇;宋中鑫;朱冬梅
【期刊名称】《湖南大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(51)2
【摘要】为了研究射流孔结构参数对水下射流减阻的影响,以金枪鱼为仿生对象建立仿生鱼模型,通过模拟鲨鱼鳃在仿生鱼模型侧面添加射流孔建立了射流模型.采用数值模拟方法,分析主流场速度及射流孔的形状、高度、位置、高宽比等单因素对仿生鱼表面减阻的影响规律.通过Design-expert软件对射流孔的结构参数进行响应面多目标参数优化,进一步分析了不同射流孔的结构参数在相互作用时对仿生鱼表面减阻的影响,最终确定了在距离鱼首5 mm处添加形状为后三角形,高度为6 mm,高宽比为4的射流孔时能够达到比较理想的减阻效果,此时模型的总阻力为2.51021 N,相应的减阻率为6.49%.本文通过深入分析射流孔结构参数的影响,为水下射流减阻技术提供了重要的理论基础和实验指导,为仿生技术在水下流体力学领域的应用拓展了新的可能性.
【总页数】9页(P236-244)
【作者】刘国勇;宋中鑫;朱冬梅
【作者单位】北京科技大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB17
【相关文献】
1.基于仿生学原理的射流表面减阻性能研究
2.仿生射流表面孔径与射流速度耦合减阻特性数值模拟
3.仿生射流表面优化设计与减阻机理分析
4.仿生射流表面减阻特性实验研究
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第24卷第1期 2004年2月动力工程POW ER EN G I N EER I N GV o l .24N o.1 Feb .2004 收稿日期:2003201202基金项目:国家自然科学基金项目(58976019)及国家重点基础研究发展规划项目(G 1999022209204)作者简介:吴 江(19742),男,上海交通大学博士生,研究方向:煤清洁燃烧与新型燃烧器开发、环境污染控制与污水处理工程、循环流化床与气固多相流、煤的气化等。
文章编号:100026761(2004)0120106204一种离心力修正的湍流模型及其在数值模拟中的应用吴 江, 章明川, 田凤国, 范卫东, 顾明言, 王 雷(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240)摘 要:通过分析强旋流场中离心力的作用,提出了考虑湍流脉动中离心力作功的湍流模型(k 2Ε2cf 模型)。
模型的特征参数根据大涡参数和小涡参数的几何平均得到,其中旋涡的频率与热线测量实验结果一致。
运用k 2Ε2cf 模型对一同轴旋转分层流燃烧器空气动力场进行了数值模拟,计算结果与实验数据吻合良好,比标准k 2Ε模型结果有较大改进。
图4参4关键词:空气动力学;旋流燃烧器;强旋流场;离心力修正的湍流模型;数值模拟中图分类号:TB 126 文献标识码:AA C e ntrifuga l Fo rce M od ifie d Turbule nce M ode l a nd ItsApp lica tion on Num e rica l S i m ula tionW U J iang , ZH A N G M ing 2chuan , T IA N F eng 2g uo ,FA N W ei 2d ong , GU M ing 2y an , W A N G L ei(Schoo l of M echan ical and Pow er Engineering ,Shanghai J iao tongU n iversity ,Shanghai 200240,Ch ina )Abs tra c t :T h rough analyzing the effect of cen trifugal fo rce in strong s w irling flow field ,a new tu rbu len tm odel (k 2Ε2cf m odel )to com p u ter pow er done by cen trifugal fo rce in the tu rbu len t p u lsati on is p ropo sed .T he characteristic p aram eters in the p ropo sed tu rbu lence m odel are ob tained acco rding to the geom etrical m ean of the p aram eters of large vo rtex and s m all vo rtex .T he frequency of the vo rtex in the m odel agrees w ell w ith the exp eri m en tal resu lts m easu red by ho t w ire anem om eter .A ir dynam ic field in a co 2ax ials w irling stratified flow bu rner has been si m u lated w ith k 2Ε2cf m odel .T he com p u tati onal resu lts agree w ell w ith the exp eri m en tal data ,and are m uch better than that com p u ted w ith standard k 2Εm odel .F igs 4and refs 4.Ke y w o rds :aerodynam ics ;s w irling bu rner ;strongly s w irling flow filed ;tu rbu lence m odel con sideringcen trifugal fo rce ;num erical si m u lati on 标准k 2Ε湍流模型对旋转流场的预报有明显不足是众所周知的事实。
激波诱导矢量喷管内流场动态特性数值研究
宋亚飞;高峰;马岑睿;文科
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2013(25)1
【摘要】以二维收敛扩张喷管为对象,利用二维非定常雷诺平均N-S方程和RNG k两方程湍流模型对基于激波控制的射流推力矢量喷管非定常流场进行研究,分析了二次流总压连续变化对喷管流场和推力性能的影响,结果表明:随着二次流总压的增大,二次流与主流干扰形成斜激波强度增加,激波向喷管上游移动;二次流总压增加到一定值后会在二次流入口附近形成回流区,回流区面积随二次流总压的增加而增大;二次流总压连续增加时,喷管轴向力连续增大,侧向力和推力矢量角先增大后减小,推力系数随二次流总压的增加而较小。
【总页数】6页(P36-40)
【作者】宋亚飞;高峰;马岑睿;文科
【作者单位】空军工程大学防空反导学院
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3
【相关文献】
1.比热变化对激波诱导气动矢量喷管影响的数值研究
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3.双缝激波诱导推力矢量喷管的非定常流动特性研究
4.激波诱导二元矢量喷管内流特性数值研究
5.激波诱导轴对称气动矢量喷管流场数值模拟
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