《高熱流環境下溢流液膜熱防護方法研究》是依託中國科學院力學研究所，由李進平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高熱流環境下溢流液膜熱防護方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李進平
- 依託單位：中國科學院力學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對新一代高超聲速飛行器而言，如何合理地解決高升阻比與降低熱流率的矛盾是其實用化所面臨的難題之一，尤其駐點、前緣和突起物附近的防熱及其實現技術更是其中的關鍵。本研究針對高超聲速飛行器局部高熱流區的熱防護問題，提出採用溢流降低熱流的概念。其基本思想為，在高熱區附近布置溢流孔，通過對冷卻液的流量的控制，保證其不噴成射流，而是以溢流的方式流出，而後在繞流氣體的表面摩擦力作用下，將其展布為薄膜，覆蓋在周圍，或者散布在表面邊界層中。冷卻液覆蓋之處，熱流率定能大大降低。該防熱方式可為未來長時間、遠距離高速飛行器的防熱設計提供參考和選擇。 主要研究內容包括：1溢流液膜形成條件，控制液膜形成的關鍵參數；2溢流液膜熱防護方法的理論建模和相關數值模擬分析方法，研究溢流對氣動加熱特性的影響規律；3 針對溢流防熱的實驗需求，建立能夠產生高溫、高速的試驗氣流平台，用實驗的方法開展溢流熱防護方法的研究。
結題摘要
對新一代高超聲速飛行器而言，如何合理地解決高升阻比與降低熱流率的矛盾是其實用化所面臨的難題之一，尤其駐點、前緣和突起物附近的防熱及其實現技術更是其中的關鍵。本研究針對高超聲速飛行器局部高熱流區的熱防護問題，提出採用溢流降低熱流的概念。其基本思想為，在高熱區附近布置溢流孔，通過對冷卻液的流量的控制，保證其不噴成射流，而是以溢流的方式流出，而後在繞流氣體的表面摩擦力作用下，將其展布為薄膜，覆蓋在周圍，或者散布在表面邊界層中。冷卻液覆蓋之處，熱流率定能大大降低。 圍繞溢流液膜熱防護機理和關鍵技術的需求，本研究所開展主要工作和取得的主要結果如下： 1、得出了溢流液膜形成條件。溢流最為關鍵的問題是溢流能否形成有效覆蓋的液膜，為此，設計並進行了溢流冷膜形成的冷噴觀察實驗和爆轟風洞紋影實驗，得出來流狀態（主要是來流流速和氣流壓力）和溢流流量對液膜形成的影響條件； 2、建立了溢流液膜熱防護方法的數值分析簡化模型，通過對冷卻劑（H2O）在不同流量下的壁面熱流分析，獲得了溢流對前緣的氣動加熱特性影響的規律，為實驗狀態參數的選取提供了依據； 3、針對溢流液膜熱防護方法的實驗需求，建立了相應的高溫、高壓氣流產生實驗平台，設計了合理的溢流冷卻劑注入系統和同步控制系統，研製出高精度的熱流感測器，為溢流降熱實驗提供了技術準備； 4、用實驗的方法探明了溢流液膜熱防護的防熱效果。 已開展的研究表明溢流液膜具備降低前緣熱流率的明顯防熱效果，可為未來長時間、遠距離高速飛行器的防熱設計提供參考和選擇。
