超臨界態煤油流動和傳熱特性的實驗與數值研究

《超臨界態煤油流動和傳熱特性的實驗與數值研究》是依託中國科學院力學研究所，由仲峰泉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：超臨界態煤油流動和傳熱特性的實驗與數值研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：仲峰泉
• 依託單位：中國科學院力學研究所

項目摘要

本項目擬研究超臨界態煤油在類似於真實燃燒室冷卻系統的三維熱流分布條件下水平矩形管道流動和傳熱特性。研究包括：管流壓力損失、摩擦係數、對流傳熱係數、努賽爾數的變化規律；傳熱出現強化或者惡化、流動出現失穩的條件和相應規律。利用長時間輻射加熱試驗台獲得較大的熱流密度範圍（50－600kW/m2），以及穩定的、類似於真實燃燒室冷卻通道的三維熱流分布。採用煤油預熱裝置和流動控制系統，獲得較大的煤油溫度、壓力以及進口雷諾數的變化範圍。同時，作為輔助研究，數值模擬典型條件下（如傳熱出現強化時）超臨界態煤油流動和傳熱過程。本研究將為理解超臨界態煤油的流動和傳熱機理，為以煤油為冷卻劑的主動冷卻系統的研究提供參考。

結題摘要

本項目改造了輻射加熱試驗台及相關測量系統，使之可用於研究燃料的三維流動與傳熱特性以及熱流非對稱載入效應。通過對矩形通道內煤油溫度、壁溫、進出口壓力以及流量的測量，較系統地研究了不同入口參數（溫度、壓力、流量）及載入的熱流密度條件下煤油的湍流流動與傳熱規律，並且與軸對稱加熱圓管試驗結果進行比較，探討了產生兩者差異的機理。同時，發展了三維流/固傳熱耦合計算方法並開展了相關研究。數值計算彌補了三維傳熱結構溫度、壓力點測量數據的不足，並且可以進行高熱流密度條件下流動與傳熱研究。數值研究發現超臨界煤油傳熱存在先惡化而後強化的過程；煤油傳熱的惡化、強化與近壁區湍流特性有著密切的關係。