熱管式導(dǎo)流板內(nèi)流動(dòng)和傳熱過(guò)程研究.pdf

1、隨著航空母艦艦載機(jī)的快速發(fā)展,先進(jìn)的戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)噴射出來(lái)的氣流溫度和速度日益提高,為此,發(fā)展新型高效的擋熱裝置已成為艦載設(shè)備研發(fā)的一個(gè)重要課題。常規(guī)的導(dǎo)流板的熱量傳遞僅僅依靠板材的導(dǎo)熱將導(dǎo)致表面溫度過(guò)高,已不能滿足今后航空母艦的維護(hù)要求。本文提出了一種新型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流板,該方案提出在導(dǎo)流板內(nèi)嵌入多排成陣列布置的高導(dǎo)熱性能熱管,進(jìn)而達(dá)到適應(yīng)高溫、高速氣流作用下艦載導(dǎo)流板的使用要求。
　　 為指導(dǎo)熱管式導(dǎo)流板中熱管選型,本文搭建了一套熱

2、管性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái),測(cè)試了燒結(jié)多孔金屬芯銅-水熱管和金屬絲網(wǎng)熱管(銅-水,銅-丙酮,鋁-乙醇,鋁-丙酮)的工作性能(包括傳熱能力和非穩(wěn)態(tài)溫度響應(yīng)),進(jìn)而為熱管式導(dǎo)流板的設(shè)計(jì)和研制提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)表明:熱管蒸發(fā)段和冷凝段的長(zhǎng)度是影響熱管傳熱能力的一個(gè)重要因素；在金屬絲網(wǎng)熱管中,銅-水金屬絲網(wǎng)熱管具有最為優(yōu)越的傳熱能力,鋁-乙醇金屬絲網(wǎng)熱管次之,鋁-酮和銅-丙酮金屬絲網(wǎng)熱管性能均劣于前兩者。
　　 同時(shí),本文建立了高溫高速射流

3、作用下水冷卻條件下導(dǎo)流板內(nèi)流動(dòng)和傳熱的非穩(wěn)態(tài)理論模型,數(shù)值研究了導(dǎo)流板(長(zhǎng)為0.5m,寬為0.3m)經(jīng)歷慢車狀態(tài)(溫度167℃,流速265m／s)2.5s、過(guò)渡狀態(tài)(溫度554℃,流速645m／s)2.5s、全加力狀態(tài)(溫度1927℃,流速1020m／s)5s這樣的高溫高速射流沖刷作用,隨后撤除射流作用過(guò)程中導(dǎo)流板的熱響應(yīng)性能。分析比較了四種不同設(shè)計(jì)方案導(dǎo)流板的熱響應(yīng)性能,探討了冷卻水流速度對(duì)硬鋁嵌入熱管式導(dǎo)流板熱響應(yīng)性能的影響。研究表

4、明:
　　 (1)在純硬鋁式導(dǎo)流板、硬鋁嵌入熱管式導(dǎo)流板、不銹鋼式導(dǎo)流板、不銹鋼嵌入熱管式導(dǎo)流板這四種不同導(dǎo)流板設(shè)計(jì)方案中,硬鋁嵌入熱管的導(dǎo)流板的方案最有優(yōu)勢(shì)。熱管的嵌入,能有效降低在射流作用下導(dǎo)流板受熱面的最高溫度,并且提高了射流撤去后導(dǎo)流板的熱恢復(fù)性能。
　　 (2)冷卻水流量為1ton／h的工況下,在高溫高速射流作用下的第10s,不銹鋼式、不銹鋼嵌入熱管式、純硬鋁式和硬鋁嵌入熱管式這四種導(dǎo)流板的受熱面最高溫度將分別

5、達(dá)到709℃、537℃、585℃、498℃,撤除射流作用20s后,其表面最高溫度將分別降至208℃、155℃、128℃、105℃。
　　 (3)冷卻水流速對(duì)導(dǎo)流板在高溫高速熱源作用期間的最高溫度幾乎沒(méi)有影響,但對(duì)于導(dǎo)流板的熱恢復(fù)性能有較大影響。對(duì)于硬鋁嵌入熱管式導(dǎo)流板,在冷卻水流量為1ton／h、2ton／h、3ton／h、4ton／h的工況下,在高溫高速熱源作用10s后表面最高溫度都將達(dá)到498℃左右,撤除射流作用20s后,其