高速斜板液膜冷却的数值模拟研究OA
临近空间飞行器面临严重的气动加热问题,液膜因具有高效的冷却能力被认为是有前景的热防护途径之一。本文针对马赫数5条件下的斜板液膜冷却过程开展数值模拟,采用二阶精度耦合隐式算法求解Navier-Stokes方程,通过流体体积法和网格自适应加密技术捕捉两相流动界面及相间的相互作用,并引入蒸发模型模拟液体蒸发吸热过程。分析了高速斜板表面液膜铺展、演化过程中的流场典型结构,讨论了冷却工质的质量流量、表面张力、黏度系数和斜板倾角对液膜冷却性能的影响机理和规律。结果表明:引入液相冷却工质使斜板壁面热流降低了40%~87%,对壁面起到了很好的冷却效果;壁面热流系数随冷却工质质量流量、表面张力、黏度系数的增大而增大,随斜板倾角的增大而减小。本文研究揭示了气动热与冷却液膜之间的作用机制,为解决高速飞行器热防护系统的热管理问题提供了新的思考。
邵芳琪;韩桂来;杨旸;周芳;王大高;李宗贤;钱丽娟
中国计量大学机电工程学院,杭州310018 中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京100190中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京100190 中国科学院大学工程科学学院,北京100190中国运载火箭技术研究院,北京100076中国计量大学机电工程学院,杭州310018中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京100190 中国科学院大学工程科学学院,北京100190中国科学院力学研究所,高温气体动力学国家重点实验室,北京100190 中国科学院大学工程科学学院,北京100190中国计量大学机电工程学院,杭州310018
航空航天
气动加热热防护液膜冷却蒸发效应数值模拟两相流临近空间飞行器
《空气动力学学报》 2026 (2)
P.137-147,11
国家重点研发计划项目(2022YFB3207000)国家自然科学基金(12132017)中国科学院青年交叉团队项目(JCTD-2022-02)中国科学院青年创新促进会项目(2020019)。
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