利用液晶瞬態(tài)技術(shù)測(cè)量離散縫氣膜加熱效率及換熱系數(shù).pdf

1、叉排離散縫槽結(jié)構(gòu)作為防冰表面結(jié)構(gòu)而應(yīng)用于飛機(jī)防冰上。而在眾多防冰措施方面，熱氣防冰在現(xiàn)代飛機(jī)上應(yīng)用得很廣泛。通常采用的防除冰熱氣來源于經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)行了壓縮的高溫氣體，通過特定的防冰結(jié)構(gòu)輸送到需要進(jìn)行防除冰的表面。叉排離散縫就是這種結(jié)構(gòu)之一。熱氣可以通過離散縫隙噴射到防除冰表面，形成熱氣膜對(duì)表面進(jìn)行加熱，使表面溫度高于0℃，防止結(jié)冰。為此，叉排離散縫槽結(jié)構(gòu)的流量系數(shù)、氣膜加熱效率以及換熱系數(shù)的分布規(guī)律是主要研究之對(duì)象。 該

2、叉排離散縫槽結(jié)構(gòu)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的導(dǎo)流葉片上?？p隙沿葉高方向叉排排列，距離葉片前緣分別為10mm和15.2mm，縫隙長(zhǎng)13mm，短邊為半圓型邊，半徑為0.7mm，縫隙中心線與葉片表面成45°角。根據(jù)實(shí)際的幾何尺寸，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。如導(dǎo)流葉片的弦向曲率很小，可以簡(jiǎn)化成帶離散縫隙的平板進(jìn)行研究。另外根據(jù)相似原理中的幾何相似，對(duì)模型按1：2比例進(jìn)行放大?？p隙距離平板前緣分別為20mm和30.4mm，縫隙長(zhǎng)26mm，半圓型短邊半徑為1.4mm

3、。設(shè)計(jì)九個(gè)工況，分別為三個(gè)主流速度V(主流雷諾數(shù))、三個(gè)吹風(fēng)比BR進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由于不考慮主流以及射流的密度變化，所以吹風(fēng)比簡(jiǎn)化為射流的速度與主流速度之比，即速比。 實(shí)驗(yàn)中首次采用了液晶瞬態(tài)測(cè)量技術(shù)，這一國內(nèi)外較先進(jìn)的溫度場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。這是與以往所有傳熱測(cè)量中采用熱電偶進(jìn)行穩(wěn)態(tài)測(cè)量有所不同的地方。液晶能夠測(cè)量溫度是利用了液晶的熱色效應(yīng)，即在一定溫度范圍內(nèi)，顏色的變化與溫度存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中具體研究如何應(yīng)用該測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量，

4、獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)裝置的限制，設(shè)計(jì)出合適的測(cè)量方法。由于瞬態(tài)測(cè)量要求實(shí)驗(yàn)在很短的時(shí)間內(nèi)完成，獲取實(shí)時(shí)的溫度場(chǎng)等實(shí)驗(yàn)信息，所以主流的溫度變化顯得很重要。以往液晶瞬態(tài)測(cè)量中對(duì)于有射流的情況，往往采取保持主流溫度階躍的條件下進(jìn)行測(cè)量，這樣使得測(cè)量量變得簡(jiǎn)單，處理容易。但是要保持主流階躍往往要設(shè)計(jì)特殊的實(shí)驗(yàn)裝置幫助實(shí)現(xiàn)這一特定的條件。在實(shí)驗(yàn)裝置及設(shè)備受到限制的條件下，考慮到主流溫度不是階躍情況下，提出主流及射流

5、溫度均隨時(shí)間變化的測(cè)量關(guān)系式。這樣使得測(cè)量量以及處理較為復(fù)雜，但實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單可行。 除實(shí)驗(yàn)測(cè)量研究外還輔以數(shù)值模擬，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參照，得到基本一致的結(jié)果。表明液晶瞬態(tài)測(cè)量技術(shù)的正確可行。 在應(yīng)用液晶瞬態(tài)測(cè)量技術(shù)對(duì)帶叉排離散縫隙平板的加熱效率和換熱系數(shù)分布規(guī)律的研究得出以下結(jié)論： 流量系數(shù)(1)在較低的主流速度時(shí)，流量系數(shù)隨吹風(fēng)比的增大一直處于明顯的增大趨勢(shì)；當(dāng)主流速度較高時(shí)，在吹風(fēng)比不高時(shí)，流量系數(shù)隨吹風(fēng)

6、比增大而明顯增大，在高吹風(fēng)比的時(shí)候，流量系數(shù)隨吹風(fēng)比增大而增大的趨勢(shì)很緩慢，以至于有保持恒定不變的趨勢(shì)。 (2)較高的主流速度有整體較高的流量系數(shù)，但在流量系數(shù)的最大值上差別不大。 加熱效率(1)沿流動(dòng)方向平均加熱效率的變化分為繞流區(qū)和覆蓋區(qū)。在繞流區(qū)，平均效率隨著距離x/d的增大而增大，有上升趨勢(shì)；在覆蓋區(qū)，則隨著距離x/d的增大而下降。在一定的主流速度下，吹風(fēng)比越大，繞流區(qū)越長(zhǎng)。當(dāng)主流速度比較高時(shí)，在覆蓋區(qū)，平均

7、效率隨x/d增大而下降的趨勢(shì)較為平緩。 (2)在一定的吹風(fēng)比下，在覆蓋區(qū)，主流速度高的其平均效率整體較高。 (3)加熱效率沿縱向呈起伏分布。縫隙中心區(qū)域較高，相鄰兩縫隙之間區(qū)域效率較低，說明效率在該方向上分布是不均勻的。 換熱系數(shù)(1)平均換熱系數(shù)沿流動(dòng)方向呈逐漸下降趨勢(shì)。在一定主流速度下，吹風(fēng)比較大的，其平均換熱系數(shù)整體較高。對(duì)于同一吹風(fēng)比下，主流速度較高的其平均換熱系數(shù)也整體較高。 (2)換熱