金屬編織材料發(fā)散冷卻數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的不斷提高，新型的高效發(fā)散冷卻材料與技術(shù)越來(lái)越受到高度關(guān)注,金屬編織絲網(wǎng)多孔材料作為發(fā)散冷卻的載體，了解其內(nèi)部流動(dòng)與換熱規(guī)律非常重要。本文基于宏觀多孔介質(zhì)研究方法，對(duì)堆疊平紋型金屬編織絲網(wǎng)內(nèi)的流動(dòng)換熱進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，并重點(diǎn)分析了局部非熱平衡情況下幾種邊界條件以及局部孔隙堵塞等失效情況下對(duì)冷卻效果的影響。
　　首先，對(duì)多孔介質(zhì)流動(dòng)換熱特性、相關(guān)參數(shù)及研究方法作了系統(tǒng)綜述，建立了多孔介質(zhì)物理與數(shù)學(xué)模型；應(yīng)用基于

2、動(dòng)量插值的同位網(wǎng)格，構(gòu)建了控制方程的離散形式；利用ADI-TDMA的代數(shù)求解方法和C語(yǔ)言，編制了含局部非熱平衡條件的多孔介質(zhì)流動(dòng)換熱計(jì)算程序，并對(duì)程序運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。
　　其次，根據(jù)堆疊平紋型金屬編織絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立了仿真幾何模型；選取具有代表金屬絲網(wǎng)編織結(jié)構(gòu)單元，應(yīng)用Fluent軟件，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下三維堆疊平紋型金屬編織多孔材料進(jìn)行了流動(dòng)與換熱仿真與分析，研究發(fā)現(xiàn)：內(nèi)部壓力及速度沿程線性下降，結(jié)果符合Darcy-Forc

3、hheimer模型的關(guān)系式，并與Armour關(guān)聯(lián)式吻合；內(nèi)部溫度及當(dāng)?shù)豊u數(shù)沿程成指數(shù)下降，Nu數(shù)隨著Re數(shù)的增大而越大，相同Re數(shù)下比表面積越大其換熱系數(shù)越大。
　　再次，對(duì)于發(fā)散冷卻中數(shù)值模擬中的邊界條件進(jìn)行了分析，將發(fā)散冷卻平板的內(nèi)外部流場(chǎng)與溫度場(chǎng)進(jìn)行了耦合計(jì)算，研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)冷氣注入率為2％時(shí)，冷卻效率最高值已達(dá)到了38%。
　　最后，對(duì)金屬編織多孔材料局部堵塞等流動(dòng)失效工況進(jìn)行了仿真，局部孔隙的幾何變化會(huì)導(dǎo)致出口流量