主動(dòng)冷卻燃燒室熱平衡特性研究

《主動(dòng)冷卻燃燒室熱平衡特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：國(guó)際圖書分類號(hào)：V466．6，V475．9629西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文年姓專二零一四年五月密級(jí)：公開萬(wàn)方數(shù)據(jù)ClassifiedIndex：V466．6，V475．9U．D．C：629SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationRESEARCHESoNTHERMALEQUILIBRIUMCHARACTERISTICSOFREGENERATIⅦLYCOOLEDCOMBUSTORSGrade：20lOCandidate：LeiZhangAcademicDegreeAppliedf

2、or：DoctordegreeSpeciality：MechatronicsEngineeringSupervisor：Prof．ShideXiaoAcad．JialingLeMay,2014萬(wàn)方數(shù)據(jù)西南交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)西南交通大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)印手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于1．保密口，在年解密后適用本授權(quán)書；2．不保密∥使用

3、本授權(quán)書。(請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“寸’)學(xué)位論文作者簽名：弘磊日期：加，9．多．，p指捌幣虢名日期：加姒6，≥D萬(wàn)方數(shù)據(jù)西南交通大學(xué)博士學(xué)位論文創(chuàng)新性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究工作所得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確的說明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本學(xué)位論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：(1)給出了適用于管道內(nèi)層流區(qū)、過渡區(qū)和湍流區(qū)碳?xì)淙剂系膶?duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式，在主動(dòng)冷卻面板和縮尺主動(dòng)冷卻燃燒室燃料對(duì)流傳熱計(jì)算中得到

4、了應(yīng)用，效果良好。該關(guān)聯(lián)式很好地解釋了冷卻通道沿程壁面溫度先升高、后降低、然后又逐漸升高的物理現(xiàn)象，為工程試驗(yàn)提供了理論支撐。目前該項(xiàng)理論成果國(guó)內(nèi)外未見有報(bào)導(dǎo)。(2)自主設(shè)計(jì)并研制了燃料加熱及輸送系統(tǒng)，供應(yīng)的燃料流量大、溫度高、壓力范圍廣。采用移動(dòng)式設(shè)計(jì)，具備燃料供應(yīng)、加熱、冷卻回收和噴注等多種功能。該系統(tǒng)完成了寬范圍的高溫燃料燃燒特性實(shí)驗(yàn)，獲得了豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，支撐了燃料燃燒特性研究。(3)針對(duì)典型的主動(dòng)冷卻燃燒室熱平衡特性進(jìn)行了研究，建立并驗(yàn)證了燃燒室熱平衡特性評(píng)估方法，為主動(dòng)冷卻燃燒室設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究、燃料流量分配方案設(shè)計(jì)、燃料熱沉需求研究等提供了依據(jù)。學(xué)

5、位論文作者簽名：彩磊日期：為，丘礦；D萬(wàn)方數(shù)據(jù)西南交通大學(xué)博士研究生學(xué)位論文第1頁(yè)摘要如何實(shí)現(xiàn)有效的長(zhǎng)時(shí)間熱防護(hù)是當(dāng)前國(guó)際上超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研制的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。采用吸熱型碳?xì)淙剂蠈?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室進(jìn)行主動(dòng)冷卻能兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)性能、結(jié)構(gòu)重量與熱防護(hù)的綜合需求，為各航空航天大國(guó)廣泛接受。主動(dòng)冷卻燃燒室設(shè)計(jì)面臨的首要問題是如何實(shí)現(xiàn)熱平衡時(shí)燃燒特性和傳熱特性的匹配，涉及氣固液耦合傳熱、吸熱型碳?xì)淙剂狭鲃?dòng)傳熱、裂解反應(yīng)、高溫燃料超聲速燃燒等復(fù)雜物理化學(xué)現(xiàn)象。論文圍繞主動(dòng)冷卻燃燒室熱平衡特性這一課題，采用先分解再綜合、逐步推進(jìn)的研究思路。首先開展碳?xì)淙剂瞎艿懒鲃?dòng)傳熱和高溫燃料燃

6、燒特性研究，然后綜合已有工作建立主動(dòng)冷卻燃燒室熱平衡特性評(píng)估方法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后利用建立的評(píng)估方法針對(duì)典型的主動(dòng)冷卻燃燒室開展熱平衡特性研究。論文完成的主要工作和取得的成果如下：(1)完成了碳?xì)淙剂想娂訜峁軐?shí)驗(yàn)，建立了適用于層流區(qū)、過渡區(qū)和湍流區(qū)碳?xì)淙剂系膶?duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式。設(shè)計(jì)并開展了碳?xì)淙剂想娂訜峁軐?shí)驗(yàn)，結(jié)合理論分析、一維管道傳熱計(jì)算方法，得到了層流區(qū)、過渡區(qū)和湍流區(qū)碳?xì)淙剂系膶?duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式。利用正十烷和RP一3電加熱管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了燃料對(duì)流傳熱關(guān)聯(lián)式的適用性。此部分工作體現(xiàn)在論文第二章。(2)研制了燃料加熱及輸送系統(tǒng)，完成了高溫燃料燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究及

7、分析。設(shè)計(jì)并研制了燃料加熱及輸送系統(tǒng)，系統(tǒng)最高加熱溫度700K、最大流量5009／s、穩(wěn)定供應(yīng)時(shí)間>15s、最高供應(yīng)壓力7MPa。利用直連式燃燒設(shè)備和熱沉式燃燒室模型，在來流Ma3．0條件下，開展高溫RP。3燃燒特性實(shí)驗(yàn)，其中當(dāng)量油氣比O．3～1．0、燃料溫度300～700K、噴前壓力1．5～7．0MPa。結(jié)果表明：相同來流和當(dāng)量油氣比時(shí)，燃料溫度從300K提高到650K，燃燒室壁壓提高10％15％；貧油點(diǎn)火極限的當(dāng)量油氣比由O．5拓展至0．3，噴前壓力由2．0MPa拓展至1．5MPa；在一定范圍內(nèi)，噴注壓力對(duì)燃燒室壁壓分布影響較小。因此，在主動(dòng)冷卻燃燒室熱平

8、衡評(píng)估中，需要合理考慮燃燒室壁壓提升引