《超臨界壓力下納米流體對流傳熱的數值模擬研究》是依託大連理工大學,由阮波擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超臨界壓力下納米流體對流傳熱的數值模擬研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：阮波
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高超聲速飛行器的研發是航天工程中極具挑戰性的研究課題，而超燃衝壓發動機是有動力高超聲速飛行器的心臟，目前面臨最關鍵的問題是燃燒室的冷卻問題。隨著高超聲速飛行器飛行馬赫數的增加，迫切需要提高碳氫燃料的傳熱性能，以滿足發動機主動再生冷卻需求。. 本項目以高超聲速飛行器主動再生冷卻系統為研究對象，開展該系統中納米粒子強化碳氫燃料超臨界傳熱的數值研究。本項目擬基於經典固液兩相懸浮液理論和納米粒子微運動作用，並考慮壓力影響，建立超臨界壓力下納米流體的物性計算方法；在此基礎上，建立納米流體超臨界壓力對流傳熱的模擬方法和數值模型，研究納米流體在超臨界壓力下的流動和傳熱特性，探索超臨界傳熱的強化機理，為主動再生冷卻系統的最佳化設計奠定理論基礎。
結題摘要
隨著納米科技的發展及其在傳熱領域的套用，使用納米流體來強化對流傳熱成為了當前的重要研究課題。本項目開展了超臨界壓力下碳氫燃料基納米流體湍流傳熱的數值模擬研究，分析了納米顆粒對主動冷卻通道內湍流傳熱的影響，包括強化超臨界傳熱、延遲和減弱傳熱惡化等；對影響納米流體傳熱性能的關鍵參數進行分析，探索納米粒子對碳氫燃料超臨界壓力下湍流傳熱的強化機理。數值模擬結果表明：CuO、Cu納米顆粒能顯著提高低溫甲烷、正癸烷基液的湍流傳熱性能。納米流體強化湍流傳熱歸因於加入納米顆粒降低了近壁面湍流區內流體的運動粘度而提升了它的湍流導熱係數，而且加熱納米顆粒減小近壁面粘性底層的厚度，最終達到強化湍流傳熱的效果。研究揭示了碳氫燃料基納米流體作為冷卻劑在主動冷卻系統的套用前景。
