超燃冲压发动机燃烧室煤油再生冷却研究

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作者：

孙弘原

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摘要：

再生冷却技术是超燃冲压发动机燃烧室热防护的关键技术,对超燃冲压发动机再生冷却开展深入的理论分析,计算与试验研究,具有非常重要的意义。 本文以超燃冲压发动机再生冷却技术为研究对象,采用实验与数值计算相结合的方法,对超燃冲压发动机再生冷却的传热特性进行了分析。 首先,对超燃冲压发动机燃烧室再生冷却的传热过程建立了一维传热模型,应用热量传递的经验公式描述了从燃气侧到冷却液侧的换热。分析了煤油在进入超临界态时,物性参数发生的变化,并将煤油物性参数随温度的变化进行了简单的曲线拟合。根据建立的再生冷却系统的一维传热模型,对系统中的内壁材料、内壁厚度、冷却液流量、冷却通道截面积对传热的影响进行了研究。 介绍了超燃冲压发动机燃烧室以及冷却结构的初步设计思路,并进行了强度校核。应用自主设计的再生冷却燃烧室,对再生冷却系统的换热过程进行了试验研究。试验中比较了以水和煤油做冷却剂的不同传热特性,并把试验结果与计算结果进行了比较。详细分析了燃烧室壁面破坏的原因,并提出了燃烧室设计的改进措施。 应用CFD软件建立三维传热模型,对冷却结构的材料选择(内壁材料,外壁材料)和尺寸设计(流道宽度、流道高度、流道高宽比)进行了研究。得出这些参数条件对冷却效果的影响,并提出了冷却结构的优化设计尺寸。

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关键词：

超声速燃烧 超燃冲压发动机 再生冷却 Supersonic combustion Scramjet regenerated cooling

DOI：

CNKI:CDMD:2.2010.165114