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Flow and heat transfer characteristics of regenerative cooling parallel channel

推进技术 2025年第1期46卷 163-171页

作者： JU Yinchao LIU Xiaoyong XU Guoqiang DONG Bensi School of Energy and Power Engineering Beihang UniversityBeijing 100191China National Key Laboratory of Ramjet Beijing Power Machinery InstituteBeijing 100074China Research Institute of Aero-Engine Beihang UniversityBeijing 100191China

Due to the complex high-temperature characteristics of hydrocarbon fuel,the research on the long-term working process of parallel channel structure under variable working conditions,especially under high heat-mass ratio,has not been systematically carried *** this paper,the heat transfer and flow characteristics of related high temperature fuels are studied by using typical engine parallel channel *** numeri⁃cal simulation and systematic experimental verification,the flow and heat transfer characteristics of parallel chan⁃nels under typical working conditions are obtained,and the effectiveness of high-precision calculation method is preliminarily *** is known that the stable time required for hot start of regenerative cooling engine is about 50 s,and the flow resistance of parallel channel structure first increases and then decreases with the in⁃crease of equivalence ratio(The following equivalence ratio is expressed byΦ),and there is a flow resistance peak in the range ofΦ=0.5~*** is mainly caused by the coupling effect of high temperature physical proper⁃ties,flow rate and pressure of fuel in parallel *** the same time,the cooling and heat transfer character⁃istics of parallel channels under some conditions of high heat-mass ratio are obtained,and the main factors affect⁃ing the heat transfer of parallel channels such as improving surface roughness and strengthening heat transfer are *** the experiment,whenΦis less than 0.9,the phenomenon of local heat transfer enhancement and deterioration can be obviously observed,and the temperature rise of local structures exceeds 200℃,which is the risk of structural ***,the reliability of long-term parallel channel structure under the condition of high heat-mass ratio should be fully considered in structural design.

关键词： Regenerative cooling Heat transfer Flow resistance Engine Parallel channel

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超临界压力硅油MM竖直管内对流传热实验研究

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工程热物理学报 2020年第12期41卷 2922-2929页

作者：付建全永凯董苯思北京航空航天大学/航空发动机气动热力国防科技重点实验室北京100191

硅油MM具有较低的临界点和较高的热稳定性,更适合应用于高温位热源的超临界有机朗肯循环(ORC)系统。超临界压力流体热物性会在拟临界点附近发生剧烈变化,导致流体管内对流传热出现传热强化或恶化等异常现象。本文通过实验获得了超临界... 详细信息

硅油MM具有较低的临界点和较高的热稳定性,更适合应用于高温位热源的超临界有机朗肯循环(ORC)系统。超临界压力流体热物性会在拟临界点附近发生剧烈变化,导致流体管内对流传热出现传热强化或恶化等异常现象。本文通过实验获得了超临界压力硅油MM竖直管内向上流动的对流传热特性,分析了热流密度和压力等边界条件对传热特性的影响,并结合浮升力作用和热加速效应探讨了传热恶化的机理,为超临界ORC系统中加热部件的设计和优化提供支撑。

关键词：超临界压力硅油MM 对流传热竖直向上浮升力和热加速

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局部进气裂解油气向心涡轮气动性能分析

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推进技术 2024年第4期45卷 82-90页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效... 详细信息

为解决低进气量条件下油气涡轮功率与效率提升困难的问题,本文结合裂解油气物性特点,针对性地提出了局部进气裂解油气向心涡轮设计方案。通过数值仿真详细分析了向心式油气涡轮在设计工况下的内部流动特征,并总结了非设计工况下轮周效率随压比、转速以及正癸烷裂解度的变化规律与影响机制。仿真结果表明,本文所设计油气涡轮在0.5 kg/s进气量条件下可实现38.8 kW功率输出,轮周效率为68%,能够满足油气涡轮气动设计需求。根据结果分析可知,随着压比的增大,轮周效率呈现出先增大后减小的趋势:低压比条件下轮周效率增大主要与转子入口攻角损失有关;高压比条件下轮周效率降低则主要是由于激波损失及其引发的附面层分离损失不断增大导致的。研究表明,轮周效率随转速、裂解度发生变化时与转子入口攻角有直接关系,其中,油气工质裂解度每提高20%,涡轮轮周效率可提高13%左右。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮涡轮发电数值模拟

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局部进气裂解油气向心涡轮气动设计与轴向力分析

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航空动力学报 2024年第3期39卷 127-138页

作者：王永杰徐国强于喜奎董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿... 详细信息

从涡轮结构形式的角度探究了油气涡轮轴向力平衡问题。建立了半开式、开式与闭式3种局部进气裂解油气向心涡轮,通过数值仿真对比分析了设计工况下3种油气涡轮的气动性能与轴向力,并归纳总结了非设计工况下总轴向力随压比的变化规律。仿真结果表明:半开式、开式与闭式油气涡轮的总体气动性能相近但轴向力表现有明显的差别。当涡轮压比发生变化时,开式油气涡轮轴向力稳定性最好,半开式油气涡轮轴向力稳定性最差,闭式油气涡轮轴向力始终是3种油气涡轮中最小的。由结果分析可知,当涡轮压比低于3时,应避免选用半开式油气涡轮,而涡轮压比变化较大时,则宜采用开式油气涡轮,此外,在采用闭式油气涡轮时需要轴承预留足够的轴向载荷裕度。

关键词：局部进气油气涡轮向心涡轮轴向力涡轮发电

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基于典型飞行任务的CCA技术优势分析

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航空动力学报 2022年第7期37卷 1363-1378页

作者：庄来鹤徐国强闻洁董苯思肖翼北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院(余杭) 杭州311100 中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304

基于典型飞行任务,在F-119发动机方案的循环参数基础上,对采用冷却冷却空气(CCA)技术的航空发动机性能开展研究,分析CCA技术对发动机总体性能及涡轮叶片温度的影响规律,评估采用CCA技术的涡扇发动机对其所装配飞机的飞行性能的影响。结... 详细信息

基于典型飞行任务,在F-119发动机方案的循环参数基础上,对采用冷却冷却空气(CCA)技术的航空发动机性能开展研究,分析CCA技术对发动机总体性能及涡轮叶片温度的影响规律,评估采用CCA技术的涡扇发动机对其所装配飞机的飞行性能的影响。结果表明:针对仅预冷高压涡轮动叶冷却气方案,当保持冷却空气流量不变时,采用CCA技术可将涡轮冷气温度降低16.98%~41.21%,使得高压涡轮动叶表面最高温度降低8.89%~16.80%;当保持叶片表面最高温度不变时,采用CCA技术可减少高压涡轮动叶48.61%的冷却用气,且发动机的推力和耗油率等总体性能基本不变;针对同时预冷高压涡轮导叶和动叶冷却气方案,通过调整循环参数,在保持冷却空气流量和叶片温度不变的前提下,可使涡轮前最高温度提高6.91%,从而提高典型飞行状态下的航发推进性能,进而有效提升所配装飞机的起飞载质量、最大爬升率、最大马赫数、使用升限及航程等飞行性能。

关键词：典型飞行任务涡扇发动机冷却品质冷却冷却空气(CCA)技术叶片表面温度

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各向异性材料针形翅片导热性能解析方法研究

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航空动力学报 2024年

作者：刘志伟徐国强闻洁董苯思周雷庄来鹤北京航空航天大学能源与动力工程学院北京航空航天大学国际创新研究院北京航空航天大学航空发动机研究院天目山实验室中国航发四川燃气涡轮研究院

构建了描述各向异性材料针形翅片导热问题的数学模型，通过无因次化分析获得了影响翅片传热过程的无量纲准则数。采用分离变量、泰勒展开、积分平均等方法对微分方程进行解析求解，获得了翅片效率、翅片表面总传热速率等参数的解析计算... 详细信息

构建了描述各向异性材料针形翅片导热问题的数学模型，通过无因次化分析获得了影响翅片传热过程的无量纲准则数。采用分离变量、泰勒展开、积分平均等方法对微分方程进行解析求解，获得了翅片效率、翅片表面总传热速率等参数的解析计算方法，并采用CFD数值结果验证计算精度。根据所提解析方法，分析了各向异性材料导热主轴的方向对翅片传热性能的影响规律。结果表明：在Birr=0.05～10、Bizz=0.005～10、Birz=0.2～10、βr=2～20范围内，本研究所得公式的翅片效率计算偏差与数值方法相比不超过1.06%；由于温度分布具有周向对称性，因此当导热主轴在rOφ和φOz平面偏转时使主导热系数较大的导热主轴沿r向和z向有利于提升翅片的传热能力；当导热主轴在rOz平面偏转时，在给定边界条件、材料物性和翅片长径比的条件下，可以计算得到最佳的主轴偏转角度使翅片的传热能力最强，最佳强化效果可达2.97倍，为各向异性针形翅片的工程设计提供理论支撑。

关键词：各向异性材料针形翅片导热特性解析求解翅片效率

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紧凑翅片管式空气-燃油换热器试验

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航空动力学报 2023年第12期38卷 2848-2860页

作者：刘启航闻洁吕璐璐刘银龙庄来鹤董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院(余杭) 杭州310023 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

为实现航空发动机内部热环境与热沉的有效交互,探究换热元件的流动换热特性。以航空发动机燃油系统回油冷却换热器为例,开展了小管径矩形翅片管式空气-燃油换热器流动换热性能试验研究。试验采用高温燃油与常温空气两股工质在换热器中... 详细信息

为实现航空发动机内部热环境与热沉的有效交互,探究换热元件的流动换热特性。以航空发动机燃油系统回油冷却换热器为例,开展了小管径矩形翅片管式空气-燃油换热器流动换热性能试验研究。试验采用高温燃油与常温空气两股工质在换热器中进行能量交换,探究换热器在不同工况下的流动与换热性能,获取矩形翅片管式换热单元管外流动换热经验关联式。结果表明:矩形翅片管式换热单元的表面传热系数约为相同结构参数光滑管束换热单元的44%,且试验结构换热单元阻力系数高于光滑管束单元,在进行翅片管束换热器设计时应综合考虑翅片对流动换热性能的影响。试验获取的翅片管式换热单元管外努塞尔数经验关联式与阻力系数经验关联式拟合偏差均不超过5%,较为准确地反应了换热单元外侧的流动换热特性。

关键词：航空发动机热管理换热器矩形翅片管顺排翅片效率流动换热特性经验关联式

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工程热力学课程研究型教学实践探索

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科教导刊 2023年第25期 57-59页

作者：李育隆韩灿董苯思北京航空航天大学能源与动力工程学院北京102206 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

工程热力学是北京航空航天大学航空宇航科学与技术和动力工程及工程热物理学科的重要专业基础课,对航空航天专业人才的培养具有重要意义。文章针对工程热力学传统教学中存在的学生学习积极性不高等问题,结合航空航天专业特点,引入研究... 详细信息

工程热力学是北京航空航天大学航空宇航科学与技术和动力工程及工程热物理学科的重要专业基础课,对航空航天专业人才的培养具有重要意义。文章针对工程热力学传统教学中存在的学生学习积极性不高等问题,结合航空航天专业特点,引入研究型教学模式。该研究型教学方法旨在培养学生自主学习的能力和创新意识,激发学生的学习积极性,为培养服务国家需求和引领时代发展的未来领军人才打下基础。

关键词：工程热力学研究型教学航空航天热力循环

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低碳经济背景下油气储运工程管道施工要点探讨

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2025年第1期 062-065页

作者：董思吉林梦溪工程管理有限公司吉林吉林132000

在经济的快速发展下能源消耗问题严重,全球倡导发展低碳经济,在此背景下随着我国油气存储及输送设施的逐步完善,国内油气储运工程仍面临许多挑战,其中油气管道泄漏问题较为明显,同时对自然环境的污染日渐加剧以及能源消耗较大,因此在低... 详细信息

在经济的快速发展下能源消耗问题严重,全球倡导发展低碳经济,在此背景下随着我国油气存储及输送设施的逐步完善,国内油气储运工程仍面临许多挑战,其中油气管道泄漏问题较为明显,同时对自然环境的污染日渐加剧以及能源消耗较大,因此在低碳经济背景下需要改善油气储运工程管道施工技术,防止管道泄漏事故发生,提升油气能源的使用效率,减少其对环境和公众健康造成的影响。

关键词：低碳经济油气储运工程管道施工要点

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高职院校劳动教育与思政教育的融合与发展

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四川劳动保障 2025年第3期 133-134页

作者：董思雨浙江机电职业技术大学

在技能型社会背景下,高职院校的劳动教育与思政教育融合培育机制尤为重要.结合当前高职院校的实际情况,深入探讨劳动教育与思政教育的内涵及其融合的必要性和可行性,提出构建融通共建机制、完善协同育人的教学体系、整合实践教学资源、...

在技能型社会背景下,高职院校的劳动教育与思政教育融合培育机制尤为重要.结合当前高职院校的实际情况,深入探讨劳动教育与思政教育的内涵及其融合的必要性和可行性,提出构建融通共建机制、完善协同育人的教学体系、整合实践教学资源、加强师资队伍建设以及制定科学的考核评价体系等具体措施,以期为高职院校提供有效的指导和参考.

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