不同结构的冷却管脉冲射流流动响应特性

蔡可信; 毛军逵; 徐启明; 毕帅; 王磊; 周洁

doi:10.13224/j.cnki.jasp.20200372

不同结构的冷却管脉冲射流流动响应特性

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200372

南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016

基金项目: 航空科学基金（201928052002）

详细信息

作者简介:
蔡可信（1993-），男，硕士，研究领域为发动机传热传质。E-mail：ckx18021820067@163.com

通讯作者:
毛军逵（1976-），男，教授，博士，研究领域为航空宇航推进理论与工程。E-mail：mjkpe@nuaa.edu.cn

中图分类号: V231.1
计量
- 文章访问数: 109
- HTML浏览量: 32
- PDF量: 45
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2020-09-04
- 刊出日期: 2022-03-28

Pulse jet flow response characteristics of cooling pipe with different structures

College of Energy and Power Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China

摘要

摘要: 探究了结构参数对脉冲射流经冷却管内流动响应规律。在脉冲频率为1 Hz，雷诺数为5 000，脉冲射流占空比为50%的气动参数下，对冷却管管径、射流孔孔径、孔间距的变化对脉冲射流流动响应特性带来的影响依次分析，对结构参数对脉冲射流在冷却管内流动响应特性产生影响的内在机制进行综合阐述。针对上述结构参数拟合出冷却管射流质量系数随冷却管管径、射流孔孔径、孔间距变化的经验关系式，为优化阵列脉冲射流的冷却管结构设计提供数据基础。研究发现，冷却管射流速度的响应时间、迟滞时间均随着冷却管管径、射流孔孔间距和孔径的增加而减小。随着冷却管管径增大，射流孔孔径减少，孔间距减少，冷却管内射流速度系数增大，冷却管内压力增大，流容减少。
- 冷却管 /
- 脉冲射流 /
- 容腔效应 /
- 射流孔:经验关系式
Abstract: The flow response law of pulse jet through cooling pipe with structural parameters was explored. Under the aerodynamic parameters of pulse frequency of 1 Hz，Reynolds number of 5 000 and pulse jet duty ratio of 50%，the influences of cooling pipe diameter，jet hole diameter，hole spacing on the pulse jet flow response characteristics were analyzed successively and the internal mechanism of the influence of structural parameters on the flow response characteristics of pulse jet in the cooling pipe was comprehensively described.In view of the structural parameters，empirical formulae of the cooling pipe jet quality coefficients with cooling pipe diameter，jet hole diameter，hole spacing were fitted to optimize the array of pulse jet cooling pipe chamber，providing a reference for structure design.It was found that the response time and hysteresis time of cooling pipe jet velocity decreased with the increase of cooling pipe diameter，hole spacing and jet hole diameter.With the increase of cooling pipe diameter，the decrease of jet hole diameter and hole spacing，the pressure in the cooling pipe and the jet velocity coefficient increased，and the flow capacity decreased.
- cooling pipe /
- pulse jet /
- capacitive cavity effect /
- jet hole

HTML

参考文献(25)

[1]	胡英俊,梁宏涛,张晓哲.先进航空发动机与第四代战斗机[J].航空兵器,2002（3）:45-46.
[2]	LATTIME S B,STEINETZ B M.High-pressure-turbine clearance control systems: current practices and future directions[J].Journal of Propulsion and Power,2012,20（2）:302-311.
[3]	曾军,王鹏飞.民用航空发动机涡轮叶尖间隙主动控制技术分析[J].航空科学技术，2012（2）:1-6.
[4]	乔剑.涡轮叶尖间隙主动控制机匣内部流动与换热特性研究[D].南京:南京航空航天大学,2010.
[5]	张井山,毛军逵,李毅,等.高压涡轮主动间隙控制机匣内部换热特性实验[J].航空动力学报,2014,29（2）:298-304.
[6]	王宝官，陈伟.涡轮叶尖间隙控制方法与树脂分析技术研究[D].南京:南京航空航天大学,2003.
[7]	王磊,张靖周,杨卫华.密集型阵列冲击射流换热特性实验[J].航空动力学报,2009,24（6）:1264-1269.
[8]	单文娟,毛军逵,李毅,等.斜向冲击强化换热特性试验[J].航空动力学报,2013,28（3）:701-708.
[9]	HABIB M,SAID S A M,AI-FARAYEDHI A A.Heat transfer characteristics of pulsated turbulent pipe flow[J].Heat and Mass Transfer,1999,34（5）:413-421.
[10]	HABIB M,ATTYA A M,SAID S A M,et al.Heat transfer characteristics and nusselt number correlation of turbulent pulsating pipe air flows[J].Heat and Mass Transfer,2004,40（4）:307-318.
[11]	周静伟,杨兴贤,耿丽萍，等.非稳态冲击射流强化传热试验研究[J].机械工程学报,2010,46（6）:144-148.
[12]	XU P,YU B,QIU S X,et al.Turbulent impinging jet heat transfer enhancement due to intermittent pulsation[J].International Journal of Thermal Sciences,2010,49（7）:1247-1252.
[13]	XU P,QIU S X,YU M Z,et al.A study on the heat and mass transfer properties of multiple pulsating impinging jets [J].International Communications in Heat and Mass Transfer，2012,39（3）:378-382.
[14]	胡玉生.流体脉动强化对流换热的数值模拟[D].重庆:重庆大学,2005.
[15]	巩岁平,樊嘉峰,徐芳,等.两种动态压力测量装置试验对比研究[J].燃气涡轮试验与研究,2017,30（6）:37-42.
[16]	王峻晔,葛晓陵,吴东棣.分支流理论研究进展[J].力学进展,1998,28（3）:392-401.
[17]	丁水汀,车巍巍,刘传凯.空气系统双腔模型的压力动态特性分析[J].北京航空航天大学学报,2016,42（4）:654-661.
[18]	唐婵,张靖周,谭晓茗,等.带集气腔的脉冲射流冲击换热实验和数值研究[J].航空动力学报,2019,34（6）:1334-1343.
[19]	张洪,祝锡晶,赵韡,等基于Fluent自振脉冲射流腔体结构参数的数值优化[J].中北大学学报（自然科学版）,2017,38（5）:556-560,573.
[20]	郑军,曾丹苓,王萍,等.利用流体脉动强化换热的试验研究[J].热科学与技术,2003,2（3）:245-249.
[21]	NGUEPNANG M A,BOER M,KIM T.Stagnation heat transfer on a concave surface cooled by unconfined slot jet[J].Journal of Thermophysics and Heat Transfer,2016,30（3）:1-9.
[22]	SOGHE R D,FACCHINI B,MICIO M,et al.Heat transfer and pressure drop analysis of a turbine casing impingement cooling system[R].Copenhagen,Denmark:ASME Turbo Expo Turbine Technical Conference and Exposition，2012.
[23]	张效伟,朱惠人,张霞,等.小尺度孔的流量系数试验[J].航空动力学报,2010,25（11）:87-93.
[24]	陈涛.涡轮叶尖间隙主动控制典型构件流动与换热特性研究[D].南京:南京航空航天大学,2012.
[25]	高文君，刘振侠，朱鹏飞，等.航空发动机静止盘腔瞬态特性数值与实验研究[J].推进技术,2019,40（3）:496-503.