高超進(jìn)氣主動(dòng)冷卻換熱器的研究.pdf

1、在高超聲速飛行中，由于氣動(dòng)加熱作用強(qiáng)烈，需要對(duì)高焓的來(lái)流空氣進(jìn)行冷卻，而要將再生主動(dòng)冷卻引入到進(jìn)氣冷卻系統(tǒng)當(dāng)中，就需要設(shè)計(jì)一種高效的、占用空間小的換熱器。本文以高超聲速飛行器進(jìn)氣再生主動(dòng)冷卻為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了兩種高熱流條件下帶有壁面冷卻結(jié)構(gòu)的緊湊式油—?dú)饫鋮s換熱器，分別為螺旋折流板換熱器與管翅式換熱器，通過(guò)數(shù)值模擬研究，分析了換熱器的性能，并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　對(duì)螺旋折流板換熱器的設(shè)計(jì)研究表明:殼程流體在螺旋折流板的作用下呈

2、螺旋狀流動(dòng)，這種流動(dòng)方式不僅能有效地消除傳統(tǒng)折流板帶來(lái)的流動(dòng)死區(qū)，而且還能形成對(duì)換熱管垂直沖刷的流動(dòng)方式，增強(qiáng)換熱效果;空氣經(jīng)換熱器冷卻的溫降約為原氣流溫度的38％，換熱器整體的換熱系數(shù)為K=344.4W/(m2·K)，換熱性能較好，空氣的總壓損失偏大，達(dá)到了30％;螺旋折流板換熱器不易設(shè)計(jì)壁面冷卻系統(tǒng)，需額外增加壁面內(nèi)冷卻劑進(jìn)出口與冷卻槽道。
　　對(duì)管翅式換熱器的設(shè)計(jì)研究表明:其平均換熱系數(shù)為K=1332.8W/(m2·K)，殼

3、程流體空氣的總壓損失為1.3％，若以換熱溫差與殼程流動(dòng)損失為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，管翅式換熱器的性能均優(yōu)于螺旋折流板換熱器;管翅式換熱器中的翅片提供了面積與溫度都比較可觀的二次換熱表面，間接地增大了換熱面積，提高了換熱器的換熱效果;此外還設(shè)計(jì)了兩種壁面冷卻方案，經(jīng)過(guò)冷卻后的壁面溫度均在材料許用范圍內(nèi)。
　　對(duì)管翅式換熱器進(jìn)行了兩方面的優(yōu)化設(shè)計(jì):1.研究了換熱單元體內(nèi)不同換熱管數(shù)與翅片數(shù)的流動(dòng)與換熱關(guān)系;2.設(shè)計(jì)了一種帶有擾流結(jié)構(gòu)的翅片，并對(duì)其