沖擊-致密微孔浮動壁火焰筒冷卻研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航空發(fā)動機性能的飛速提升，各種新穎的燃燒室火焰筒冷卻方法和結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，沖擊-致密微孔浮動壁火焰筒冷卻技術(shù)就是其中之一。
　　 本文對該技術(shù)開展的研究包括四個方面。首先，對沖擊-致密微孔浮動壁復(fù)合冷卻方式的基礎(chǔ)流動與換熱特性進行了詳細的實驗研究，研究了沖擊-致密微孔壁當(dāng)量孔流量特性、致密微孔壁冷側(cè)沖擊換熱、氣膜側(cè)對流換熱、孔內(nèi)對流換熱以及氣膜絕熱冷卻效率等。實驗中考慮了多個氣動和結(jié)構(gòu)參數(shù)對流動和換熱的影響，分析了該復(fù)

2、合冷卻方式流動與換熱的變化規(guī)律，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)總結(jié)擬合了換熱經(jīng)驗準(zhǔn)則關(guān)系式。
　　 其次，分別對采用沖擊-致密微孔浮動壁冷卻方式的單頭部燃燒室和全尺寸環(huán)形燃燒室的火焰筒壁面冷卻效果進行了研究。通過單頭部燃燒室實驗，分析對比了多種孔配置的沖擊-致密微孔浮動壁的冷卻效果，為篩選具有最佳綜合冷效的浮動壁結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。環(huán)形燃燒室的實驗完全模擬發(fā)動機的工況，驗證了沖擊-致密微孔浮動壁結(jié)構(gòu)的冷卻效果。
　　 然后，通過數(shù)值模擬，采

3、用ANSYS軟件的熱分析模塊，結(jié)合本文基礎(chǔ)傳熱實驗和相關(guān)文獻資料的換熱準(zhǔn)則關(guān)系式進行了沖擊-致密微孔浮動壁三維壁溫計算，并將計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行了比對分析。
　　 最后，本文就如何將沖擊-致密微孔浮動壁這一新穎的火焰筒冷卻技術(shù)可靠有效地運用到高性能航空發(fā)動機上進行了簡要的展望，提出了一些研究建議。
　　 本文的研究表明：
　　 a.沖擊-致密微孔浮動壁火焰筒冷卻技術(shù)的冷卻用氣量較少，冷卻氣量僅為火焰筒總進氣量的

4、18％~20％；火焰筒壁溫較低，均不高于900℃；壁溫梯度較小，在一個瓦塊上沿流動方向最大的溫差約為200℃左右，遠比一段縫槽氣膜冷卻的壁溫差要小。
　　 B.影響沖擊-致密微孔浮動壁綜合冷卻效果的因素很多，這些因素相互矛盾和制約。所以在實際應(yīng)用中，沖擊-致密微孔浮動壁冷卻結(jié)構(gòu)的參數(shù)配置應(yīng)靈活選取和調(diào)配，以利于與燃燒室的其它設(shè)計性能參數(shù)相匹配。
　　 C.浮動瓦塊三維壁溫場計算方法具有工程適用性，快捷方便，具有較高的計算