图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation微织构再生冷却流道的一体化成形制造及换热性能研究

编号：225 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-14 18:54:47 浏览：70次收藏取消收藏

2024-05-12 17:00

15min

[H1] 论坛7：摩擦、磨损与润滑技术A [H1-2] 论坛7A下午

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摘要

本文关注航天发动机再生冷却通道内壁面微结构对冷却通道流阻、冷却能力及流量分配的影响。借助选择性激光熔化（Selective laser melting，SLM）的增材制造技术，在再生冷却通道内壁面一体化生成三种不同结构尺寸的顺流向矩形微沟槽。利用小型循环水洞对含微沟槽的再生冷却通道进行了压降与换热实验，研究了矩形微沟槽对冷却通道流阻调控与强化换热效果。试验结果表明：三类微沟槽壁面均表现出强化换热效果，与光滑壁面相比换热能力最大提升73%。并利用粒子图像测速（Particle image velocimetry，PIV）技术测量了不同微沟槽表面速度场与涡量场等流场参数，探究微沟槽的作用机理。实验结果表明，微沟槽的存在使边界处平均速度降低，速度边界层厚度减薄，破坏了原有边界层的流动结构，使得边界处流体之间的动量、能量交换更为剧烈，肯定了微沟槽的流阻调控与强化换热作用。这也启发我们在再生冷却系统热载荷过高的局部区域可以采用微沟槽结构，以增加少量流阻的代价换取该局部更强的换热，防止局部出现过热冷却结构失效的问题。同时，微织构导致的适当的流阻增加也并非纯粹的负提升，通过在并联冷却通道中合理布置微沟槽，验证微沟槽对并联冷却通道中流量分配及再生冷却通道整体换热均匀性的影响。试验结果表明：通过合理在并联冷却通道中布置微沟槽，可以起到优化整个冷却通道流量分配、提升换热均匀性的效果，最大提升约34%。