空气动力学学报
空氣動力學學報
공기동역학학보
ACTA AERODYNAMICA SINICA
2008年
3期
329-333
,共5页
耿湘人%桂业伟%贺立新%张来平
耿湘人%桂業偉%賀立新%張來平
경상인%계업위%하립신%장래평
红外窗口%热应力%热传导%再生冷却%有限元
紅外窗口%熱應力%熱傳導%再生冷卻%有限元
홍외창구%열응력%열전도%재생냉각%유한원
对外冷喷流和内冷管流等不同冷却方式下的红外窗口传热和热应力进行了数值计算研究.窗口结构传热和热应力采用有限元方法求解,带外部冷喷流窗口外表面气动加热率则通过对带冷源项的N-S方程求解给出,当采用管流冷却时,管流液体温度和窗口结构温度通过耦合迭代方式统一求解,管流和壁面间的换热系数采用工程关联公式估算.研究表明,在达到来流总温以前,窗口各点温度和热应力随加热时间单调上升,各时刻最大温度发生在外表面;而最大热应力则发生在合金材料内部.两种冷却方式对比表明,外冷方式对于窗口整体温度和热应力的降低十分有效,但具体到局部重要部位,外冷方式效果不如内冷,内冷方式对于管道附近部位具有更好的降温和降低热应力效果.因红外窗口尺度限制,冷却管道流动雷诺数偏小,流动为层流态,这限制了冷却管换热效率的提高,因此建议增加管道数目和管壁粗糙度来强化冷却.
對外冷噴流和內冷管流等不同冷卻方式下的紅外窗口傳熱和熱應力進行瞭數值計算研究.窗口結構傳熱和熱應力採用有限元方法求解,帶外部冷噴流窗口外錶麵氣動加熱率則通過對帶冷源項的N-S方程求解給齣,噹採用管流冷卻時,管流液體溫度和窗口結構溫度通過耦閤迭代方式統一求解,管流和壁麵間的換熱繫數採用工程關聯公式估算.研究錶明,在達到來流總溫以前,窗口各點溫度和熱應力隨加熱時間單調上升,各時刻最大溫度髮生在外錶麵;而最大熱應力則髮生在閤金材料內部.兩種冷卻方式對比錶明,外冷方式對于窗口整體溫度和熱應力的降低十分有效,但具體到跼部重要部位,外冷方式效果不如內冷,內冷方式對于管道附近部位具有更好的降溫和降低熱應力效果.因紅外窗口呎度限製,冷卻管道流動雷諾數偏小,流動為層流態,這限製瞭冷卻管換熱效率的提高,因此建議增加管道數目和管壁粗糙度來彊化冷卻.
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