水滴形热管阵列预冷器综合换热特性数值研究

作     者：侯温馨 吕元伟 张镜洋 张靖周 王奉明 HOU Wenxin;LYU Yuanwei;ZHANG Jingyang;ZHANG Jingzhou;WANG Fengming

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016 南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 中国航空发动机研究院北京102206 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年第45卷第7期

页      面：182-191页

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52206091) 江苏省自然科学基金(BK20210303) 航空动力创新工作站基金(HKCX2022-01-001) 

主　　题：高超声速飞行器 水滴形热管预冷器 温降 对流换热系数 压力损失系数 综合性能因子 

摘      要：提出了一种应用于高超声速飞行器进气预冷的水滴形热管阵列预冷器构想,以实现进气预冷的高效换热和低流动损失。基于将热管处理为恒定温度导热体的简化模型假设,采用数值模拟方法研究了水滴形热管预冷器的流动换热特性以及水滴热管形状、纵向间距和来流马赫数的影响,并与具有相同截面积的圆形热管预冷器进行了对比分析。结果表明,水滴外形减少了外掠高温来流在热管尾缘脱落涡的产生,流动变得平滑。与圆形热管预冷器相比,水滴形热管预冷器极大地减小了高温来流流动损失,仅为圆形热管阵列的30%。虽然温降有所降低,但综合性能因子大于圆形热管预冷器。在本文的研究参数范围内,存在相对较优的水滴形状和热管纵向间距,可以获得更高的综合换热特性;随着来流马赫数增大,预冷器的综合换热特性有所提升。