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二元塞式喷管红外特征及壁面降温的红外抑制效果计算

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航空动力学报 2012年第11期27卷 2429-2435页

作者：陈俊吉洪湖南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航空工业集团公司中航商用飞机发动机有限责任公司上海201109

用数值计算的方法研究了涡扇发动机二元塞式喷管在3～5μm波段的红外辐射特性,并与轴对称收扩喷管进行了对比.结果表明:无冷却措施时,相比于轴对称收扩喷管,二元塞式喷管在大部分探测角度上红外辐射增强,只在小部分的探测角度范围内具... 详细信息

用数值计算的方法研究了涡扇发动机二元塞式喷管在3～5μm波段的红外辐射特性,并与轴对称收扩喷管进行了对比.结果表明:无冷却措施时,相比于轴对称收扩喷管,二元塞式喷管在大部分探测角度上红外辐射增强,只在小部分的探测角度范围内具有红外抑制作用,在窄边探测面内探测角为90°方向上,其红外辐射强度降低了54%.若塞锥后部壁面温度降低300K,二元塞式喷管在大部分探测角度范围内的红外辐射强度明显低于轴对称喷管,在正尾向上的红外辐射强度降低了57%;与轴对称喷管中心锥表面降低相同温度相比,二元塞式喷管能取得更高的红外抑制效果,并且所付出的冷却代价较小.

关键词：轴对称收扩喷管二元塞式喷管红外辐射特征中心锥降温塞锥降温

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塞锥气膜冷却对二元塞式喷管红外特征的影响

航空动力学报 2016年第12期31卷 2895-2903页

作者：周兵吉洪湖南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

为了研究二元塞式喷管塞锥壁面多斜孔气膜冷却对喷管红外特征的影响,设计了带冷却结构的喷管试验模型,测量了吹风比从0增加到1时的塞锥壁面温度、喷管出口截面处喷流温度以及喷管红外辐射强度.结果表明:随着吹风比的增加,气膜冷却效率... 详细信息

为了研究二元塞式喷管塞锥壁面多斜孔气膜冷却对喷管红外特征的影响,设计了带冷却结构的喷管试验模型,测量了吹风比从0增加到1时的塞锥壁面温度、喷管出口截面处喷流温度以及喷管红外辐射强度.结果表明:随着吹风比的增加,气膜冷却效率逐渐提高,最大达到0.68;喷管出口截面在中心区域喷流的温度逐渐降低,最大降幅为14%;喷管红外辐射强度逐渐降低,在0°方位角上最大降低52.8%,在90°方位角上最大降低13%.

关键词：二元塞式喷管塞锥冷却多斜孔红外特征

引气结构对二元塞式喷管冷却和红外辐射特性的影响

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推进技术 2023年第11期44卷 148-159页

作者：陈静单勇张靖周张序墉南京航空航天大学能源与动力学院航空飞行器热管理与能量利用工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院进排气技术教育部重点实验室江苏南京210016

为降低加力状态下二元塞锥表面温度和喷管红外辐射强度,对塞锥进行冷却结构设计。采用数值模拟的方法对比分析了引气结构、冷却通道高度和冷气入口总压比对塞锥冷却和喷管红外辐射特性的影响。结果表明:塞锥冷却后其表面温度和喷管红外... 详细信息

为降低加力状态下二元塞锥表面温度和喷管红外辐射强度,对塞锥进行冷却结构设计。采用数值模拟的方法对比分析了引气结构、冷却通道高度和冷气入口总压比对塞锥冷却和喷管红外辐射特性的影响。结果表明:塞锥冷却后其表面温度和喷管红外辐射强度显著降低;引气腔内无冲击板时,引气角度的改变引起射流核心区位置的变化,造成塞锥头部和前缘展向温度分布差异明显,引气角度为90°时塞锥表面最高温度要比30°和60°的模型高50K;加装冲击板后,冷却通道内的流量分配和塞锥前缘的展向温度分布得到有效改善、塞锥头部的换热得以增强,但同时会引起较大的总压损失,因此相同入口总压比下,加装冲击板后冷却流量降低、塞锥外表面温度升高;随着冷却通道高度增大,冷气流量增加、流速降低,故存在一个最佳通道高度使得塞锥冷却效果最好;以塞锥无冷却为基准,入口总压比为1.0~1.8时,塞锥外表面最高温度降低了470~590K,0°探测角上红外辐射强度降低了25%~33%。

关键词：二元塞式喷管塞锥冷却引气结构冷却特性红外辐射特性数值仿真

二元塞式矢量喷管塞锥尾缘冷却及红外辐射抑制效果

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航空学报 2017年第12期38卷 93-100页

作者：征建生单勇张靖周南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 先进航空发动机协同创新中心北京100083

运用数值模拟方法,在主流总温920K、冷却空气总温470K的参数条件下,对比分析了塞锥尾缘气膜孔开孔率(1%~4%)、冷却空气用量(4.3%主流质量流量以内)和矢量偏转角(0°~20°)对二元塞式喷管塞锥尾缘冷却和红外辐射的影响。结果表明塞锥尾... 详细信息

运用数值模拟方法,在主流总温920K、冷却空气总温470K的参数条件下,对比分析了塞锥尾缘气膜孔开孔率(1%~4%)、冷却空气用量(4.3%主流质量流量以内)和矢量偏转角(0°~20°)对二元塞式喷管塞锥尾缘冷却和红外辐射的影响。结果表明塞锥尾缘气膜冷却可以有效降低表面温度和喷管红外辐射强度,开孔率为2%的气膜孔阵列的表面降温效果相对较优;冷却空气质量流量比超过2.85%时,塞锥表面温度降低幅度随冷却质量流量比的变化趋于减缓,当冷却空气质量流量比为2.85%时,水平探测面±30°探测角内红外辐射强度相对无冷却喷管下降50%左右,铅垂探测面上气膜冷却表面降温对红外辐射强度的抑制效果更为显著;矢量角对于壁面温度分布影响很小,但对红外辐射强度空间分布具有重要的影响。

关键词：二元塞式喷管塞锥冷却红外辐射抑制矢量偏转数值模拟

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二元矢量塞式喷管塞锥表面冷却特性研究

二元矢量塞式喷管塞锥表面冷却特性研究

作者：征建生南京航空航天大学

学位级别：硕士

二元塞式矢量喷管作为一种机械式矢量喷管,因其在红外抑制、矢量偏转等方面的优势而具有良好的应用前景。塞锥安装在喷口尾缘,因此必须针对塞锥后体表面进行有效的冷却,以降低喷管壁面温度与红外辐射强度;同时,塞锥前体尤其是前缘面对... 详细信息

二元塞式矢量喷管作为一种机械式矢量喷管,因其在红外抑制、矢量偏转等方面的优势而具有良好的应用前景。塞锥安装在喷口尾缘,因此必须针对塞锥后体表面进行有效的冷却,以降低喷管壁面温度与红外辐射强度;同时,塞锥前体尤其是前缘面对高温燃气的冲击,也必须加以有效的冷却以实现表面热防护。本文主要包括以下研究内容:首先,针对二元塞式矢量喷管的气动和红外辐射特性进行了数值研究。结果表明,矢量偏转下几何矢量角略大于喷管的气动推力矢量角。无矢量偏转时喷管的推力系数约为0.94,总压恢复系数仅为0.87。排气系统20°偏转后推力系数和总压恢复系数分别下降0.49%和0.42%。红外辐射特性方面,在水平探测平面总红外辐射强度在0°至±30°探测视角内随着矢量偏转而产生衰减,且随着角度的增大,衰减程度降低。针对塞锥前缘的结构特点,提出了塞锥前缘弧面段冲击冷却与直段气膜冷却相结合的冷却结构,并对其影响塞锥表面冷却特性和喷管气动性能进行了数值研究。研究结果表明,吹风比、开孔率和矢量偏转的增加使得喷管总压恢复系数和推力系数均呈下降趋势。吹风比与开孔率增加使得沿程气膜孔流量系数增大,综合冷效也逐渐增大,孔倾角增加带来相反的规律。针对塞锥后缘结构以及在喷管出口附近的流动特点,提出了塞锥后缘出口截面以内采用冲击冷却与出口截面以外采用气膜冷却相结合的冷却方式,并对其影响塞锥表面冷却特性、喷管气动性能和红外辐射特性进行了研究。结果表明,喷管气动性能方面,吹风比、开孔率、孔倾角与矢量偏转的增加均会造成喷管的推力系数和总压恢复系数下降。红外辐射特征方面,竖直方向红外辐射强度下降的程度大于水平方向。随着吹风比的逐渐升高,红外辐射强度降幅也逐渐下降。相同冷却流量下,气膜孔布置方式对红外辐射强度分布的影响较小。最后,开展了二元塞式矢量喷管缩比模型的实验研究,分析了不同结构参数与冷却方式对塞锥表面冷却特性的影响。研究结果表明,低开孔率的气膜孔布置在小冷流流量时具有优势,随着冷流流量的增大,开孔率较大的气膜孔布置降温效果更优。射流冲击冷却的引入有效地改善了沿程温度分布的均匀性。

关键词：二元塞式喷管塞锥气膜冷却气动特性红外辐射

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冷却结构塞式喷管红外特性抑制试验技术研究

燃气涡轮试验与研究 2019年第3期32卷 18-23,46页

作者：陈俊吉洪湖刘常春中国航发商用航空发动机有限责任公司上海201108 南京航空航天大学能源与动力工程学院南京210016

利用涡扇发动机喷管红外辐射特征模拟试验台,对二元塞式喷管的红外辐射特征进行试验研究,得到塞锥冷却对二元塞式喷管红外辐射特性的影响规律,并与轴对称收扩喷管(基准喷管)进行了对比。试验结果表明:在探测角0°方向上,相比基准喷管,... 详细信息

利用涡扇发动机喷管红外辐射特征模拟试验台,对二元塞式喷管的红外辐射特征进行试验研究,得到塞锥冷却对二元塞式喷管红外辐射特性的影响规律,并与轴对称收扩喷管(基准喷管)进行了对比。试验结果表明:在探测角0°方向上,相比基准喷管,二元塞式喷管在不采取冷却措施时红外特征降低了12.1%,冷气流量为1.0%总流量时红外辐射强度降低了40.8%,冷气流量为2.8%总流量时红外辐射强度降低了51.2%。

关键词：航空发动机二元塞式喷管塞锥红外辐射特性冷却红外抑制试验研究