燃烧室多斜孔壁传热特性一维数值分析

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1、第45卷第5期2013年10月空航天大学学报UniversitvofAeronautics＆AstrOnautics燃烧室多斜孑L壁传热特性一维数值分析张勃1吉洪湖1张晶1程明2王艳丽2(1．南京航空航天大学能源与动力学院，南京，210016；2．沈阳发动机设计研究所燃烧室设计部，沈阳，110085)V01．45No．50ct．2013摘要：针对高温升燃烧室多斜孔壁冷却结构设计需求，发展了一套用于多斜孔壁流动与传热特性预估的一维程序，计算了沿程气流压力、流量系数的变化，以及其对流动与换热特性的影响，进一步结合多斜孔壁换热准则式，求解多斜孔壁的换热特征沿程分布。程序充分考虑

2、了多斜孔壁热侧、冷侧和多斜孔孔内气流与壁面的对流换热、壁面导热及辐射换热的耦合影响。在保证计算精度的条件下，缩短了计算时间，为工程初期设计提供了有效工具。关键词：航空发动机；高温升燃烧室；多斜孔壁；流量分配；传热；一维分析中图分类号：V231．1文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)05-0647-05One-DimensionalNumericalAnalysisofHeatTransferCharacteristicsinEffusionCoolingCombustorZhangB01，JiHonghul，ZhangJin91，ChengMing2，W

3、angYanli2(1．CollegeofEnergyandPowerEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China；2．DesignoftheCombustionChamberEngineDesignandResearchInstituteofShenyang，Shenyang，110085，China)Abstract：Topredicttheheattransfercharacteristicsofeffusioncoolingeombustor，one—dim

4、ensionalcomputationprogramisdeveloped，basedontheheattransferamongeffusionwall，hotgasandcoldgas，consideringthecomprehensiveeffectofconductive，convectionandthermalradiation．Thecorrec—tionfactorfocusingoneffusionwallisintroducedintothecustomheattransfercriteria．Furthermore，thechangingofflowd

5、istributionalongthecombustoraxiswhichaffectstheheattransfercharacteris—tics，isconsidered．Theobtainedresultshavehigherprecisionand1esscomputationtimecomparedwiththeexistingresults．Keywords：areoengine；hightemperaturecombustor；effusionplate；flowdistribution；heattransfer；one—dimensionalanalys

6、is燃烧室温升提高使得组织燃烧用气量不断增加，冷却空气量相应减少，给燃烧室冷却带来了一定的困难[1。2]。传统的机加环气膜冷却结构已难以满足燃烧室日益增长的冷却要求，需要发展新型冷却技术。多斜孑L壁是一种新型复合冷却技术，具有冷却气耗量小、冷却效率高的特点。目前，国内外关于多斜孔壁平板模型的流动与换热研究较多，得到了孔排距、孔间距和孔径等参收稿日期：2012—07—30；修订日期：2013—05—22通信作者：张勃，男，博士，副教授，E—mail：zhangbo数对流动与换热的影响规律口。5]，张勃等口3进一步对多斜孔壁燃烧室的壁面换热特征进行了数值分析。对三维某型进行数

7、值模拟，计算周期较长，在燃烧室设计初级阶段，利用相对简单的一维程序，对换热特性、流量分配进行初步设计，可以缩短设计周期。王宝官[7]、朱长青等[81对机加环气膜冷却结构换热特性进行了一维分析，韩振兴等凹1采用二维轴对称模型，用有限元法，以气膜冷却火焰筒外pe@nuaa．edu．cn。航喀京№击南dmOTJ648南京航空航天大学学报第45卷环整体为对象进行壁温分布计算。多斜孔壁结构与传统气膜冷却结构区别较大，流动与换热特性迥异，需要开展针对性研究。本文采用一维方法，综合分析了多斜孔壁沿程压力、流量系数等参数变化，及其对换热特性的