《高溫與超音速條件下碳氫燃料發汗冷卻基礎問題研究》是依託清華大學，由姜培學擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫與超音速條件下碳氫燃料發汗冷卻基礎問題研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：姜培學
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
圍繞超燃衝壓發動機噴油支板熱防護中的關鍵熱傳遞問題，針對高溫和超聲速主流條件下支板微孔結構內碳氫燃料發汗冷卻的流動和熱傳遞問題，開展深入系統的實驗研究、理論分析與數值模擬。研究特殊熱環境下可行的發汗冷卻結構，深入研究微尺度多孔結構內的流體的劇烈變物性和孔隙不均勻性等對微多孔結構內流動與換熱的影響規律、微尺度多孔結構內部的相變換熱規律、高溫/超音速環境下發汗冷卻的基本特性及激波對流動和發汗冷卻效果的影響規律等。提出適用於噴油支板特殊熱環境的發汗冷卻結構、高溫/超音速條件下發汗冷卻的有效的理論分析和數值模擬方法及實驗測量手段。本項目具有重要科學價值和學術意義，並為我國航天航空等高新技術發展提供堅實的理論基礎。
結題摘要
本項目針對高熱流密度下的熱防護問題，研究了超燃衝壓發動機中燃料噴注支板的發汗冷卻過程，揭示了不同的支板結構以及冷卻流體注入方式對發汗冷卻效果的影響規律。提出了適用於支板的發汗和逆噴複合冷卻方式。研究了多孔結構顆粒直徑、孔隙率和孔隙尺度的不均勻性等參數對流動阻力和對流換熱的影響機理與規律。研究了高溫條件下顆粒直徑、注入率、主流條件等對燒結多孔介質平板的單相和相變發汗冷卻效果的影響。系統地發展了微細多孔結構的滲流模型和理論。闡明了孔隙尺度速度滑移現象對多孔介質巨觀滲流的影響。研究了厘米級別板厚相變發汗冷卻規律。研究了超聲速條件下激波對發汗冷卻的影響規律，提出了抑制激波影響的方法。針對氣動加熱較為嚴重的前緣結構，研究了衝擊、逆噴和發汗複合冷卻方法及其規律。研究了超臨界壓力碳氫燃料對流換熱規律，建立了適用於單組份碳氫燃料正癸烷及工程燃料的對流換熱關聯式，得到了用於預測所實驗燃料是否發生傳熱惡化的判據。研究了超臨界壓力碳氫燃料熱裂解規律，提出了充分利用熱裂解化學熱沉增強燃料對流換熱能力的措施。研究了超臨界壓力碳氫燃料在微多孔中結焦規律。
