2018传热传质学年会集

塞式喷管塞锥冷却技术初步研（航空航天大学，( ， 30.1%38.2%。针对塞式喷管气动特性及其优点，国外学者已经做出了充分的研究，TakashiIto等针对塞锥冷却，国外学者也开展了研究，Clark等[5]对带加力燃烧室轴对称塞式喷1Figure1Nozzlestructureandplug2Figure2Mainsizeofthenozzleandplug3Figure3Diagramofplugcooling了一定冷却能力的次流，从夹层通膜孔或狭缝流出，形成气膜，保护塞锥尾部。1所示。1的基础上增加了外涵道、支板和塞锥壁面固体域，同时引入了次流，但次流进入腔体1Table1Overviewofthe1×××××2√√√××3√√√√√45400万左右。图4模型1流体域截面网格示意 图5模型3固体域网格示意Figure4Sectionmeshof Figure5Meshof of(Ui

0为流体密度，Ui表示流体的时均速度，U1,U2,U3x,y,z(UiUj)P

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速度，uiujujcpk-ε湍流模型和近壁区标准壁面函数进行流场分析，流动与2所示。2\图6模型1流体域截面压力分布 图7模型1流体域截面数分布Figure6Pressurecontourof Figure7Machnumbercontourof图6、图7为模型1数分布和压力分布示意图。可以看出，塞锥后部壁面主流态。随后，气流遇到一道激波，如图6B位置所示。压力升高，数降低，主流图8模型1流体域截面温度分布 图9模型1塞锥壁面温度分布Figure8Temperaturecontourof Figure9Temperaturecontouronplugof8为喷管内主流温度分布，高温主流从喷管上游流入，直接冲击塞锥头部，在喷管收缩段内温度基本不变。在膨胀，主流略有降温，而在激主流温度再次升高。图9图10模型2流体域截面数分布及流线示意Figure10Machnumbercontourandstreamtracesdiagramof图10为腔体进气模型数分布与流线分布示意图。可以看出，主流数分布图11模型2流体域截面温度分布 图12模型2支板及塞锥壁面温度分布 Figure12tTemperaturecontouronplugsupportof1500K左右。而塞锥中部温度较高，在模型2局部温度较模型1有所下降，壁面平均温度在1967K，相较无冷却结构，壁面温8%。但与设想冷却目标仍有较大差距，且冷却效果极不均匀。图13模型3流体域截面数云图及次流流线Figure13Machnumbercontourandstreamtracesdiagreamof12无异。流线图说明：图14模型3流体域截面温度分布 图15模型3塞锥壁面与支板壁面温度分Figure14Temperaturecontourof Figure15Temperatureonplugandsupport1374K，相较模型1下降32.7%，相较模型2下降30.1%。同时，模型3支板温度也有所下降平均温度降至1232K，相较模型2下降38.2%说明本文冷却思路初步可行。结并通过数值计算初步验证了本文一种冷却思路，具体结论如下：结构设计带来。TakashiIto,KozoFujii,A.KoichHayashi,et putationsoftheaxisymmetricplugnozzleflowfelids-flowstructuresandthrustperformance[R].AIAA-99-3211,1999.PetitJE,CaponeFJ.PerformanceofawedgenozzleinstalledonaF-18propulsionwindtunnelmodel[R].AIAA79-1164,1979.VermaSB,VijiM.Liner-plugflowfieldandbasepressuredevelopmentinstreamflow[J].JournalofPropulsionandPower,2011,27(6):1247-1258.琚春光,.塞式喷管推力模型的建立与实验验证[J].航空学报,2007,JUChun-guang,LIUYu.EstablishmentandExPerimentComParisonofthrnstModelsforplngNozzle[J].ActaAeronauticaETAstronauticaSinica,2007,28(4):821-826.HarringtonDE,NosekSM,StraightDM.Cold-flowperformanceofseveralvariationsofaram-aircooledplugnozzlesystem[R].NASATMX-3110,1974.ClarkJS,GraberEJ,StarightDM.Experimentalheattransferandflowresultsfromanair-cooledplug-nozzlesystemforasu ic-cruiseaircraft[R].NASA-TM-X-2475,1972.ClarkJS,LiebermanA.Thermaldesignstudyofanair-cooledplug-nozzlesystemfora ic-cruiseaircraft.[R].NASA-TM-X-2475,1972.,,单勇.塞锥后体气膜冷却对轴对称塞式喷管红外辐射和气动性能的影响[J].航空学报,2015,36(8):2601-2608.ZhangJZ,WangX,ShanY.Effectsofplugrearbodyfilmcoolingoninfraredradiationandaerodynamicperformanceofaxisymmetricplugnozzle[J].ActaAeronauticaETAstronauticaSinica,2015,36(8):2601-2608.陈俊,吉洪湖,黄伟,等.涡扇发动机轴对称塞式喷管红外辐射特征计算[J].工程物理学报2010,31(12):2079-CHENJun,JIHong-hu.Numericalsimulationoftheinfraredradiationcharacteristicsandinfraredrestrainingeffectoflowerwalltemperaturefortwo-dimensionalplugnozzle[J].JournalofAerospacePower,2010,31(12):2079-2082.周兵,吉洪湖.塞锥气膜