孔隙及热流的非均匀性对发散冷却的影响

该文针对发散冷却中由于结构本身的缺陷或者是局部大热流而引起的传热恶化问题,通过对烧结多孔壁面发散冷却过程进行数值模拟,对孔隙及热流的非均匀性对发散冷却壁面温度分布的影响进行了分析。结果表明:在一定的条件下,结构上的缺陷、堵塞或者局部大热流能引发局部高温,并发生冷却失效;恶化的扩散可导致发散冷却的失败;影响恶化的温度梯度的主要因素有多孔颗粒的材料、注入率、冷却剂以及壁面所承受的热量。该文针对局部高温或大热流所引发的冷却失效,提出了通过非均匀孔隙率及改变颗粒直径的办法来预防冷却失效的产生和扩散。     

多孔壁入流及其对槽道内主流流动与换热的影响

对带有多孔壁入流的水平槽道内主流气体的流动与换热问题进行了数值模拟。数值计算中将主流区和多孔壁面区进行耦合求解,对多孔壁面内流动和换热、多孔区域的非均匀温度分布、注入率对表面温度的影响等进行了研究。计算结果表明:在多孔壁面内部,冷却气体与多孔壁面内固体颗粒之间存在一定温差,说明在对多孔壁面内部的流动与换热进行体积平均式的宏观数学描述时采用局部非热平衡模型的必要性;在靠近主流气体的多孔壁面孔隙内产生与主流相反方向的速度分量。此外,不同注入率下多孔壁面上表面固体温度的计算值与实验结果基本吻合。     

烧结多孔壁面发汗冷却换热的实验研究

为开发有效的热防护技术,分别采用均匀青铜颗粒和不均匀青铜颗粒烧结而成的多孔板作为实验段,对平板发汗冷却进行了实验研究。实验结果表明:发汗冷却能有效地减少壁面和高温流体之间的换热;颗粒直径越小,相同条件下的冷却效果越好,但是需要的压降越大;在相同的压降下,不均匀颗粒多孔板中,直径大的一侧压阻小,相当于增大了注入率,因此壁温下降幅度更大。合适颗粒直径的选择与孔隙率、压降和强度的要求有关。