传热及结构尺度效应对临界流音速喷嘴特性的影响

音速喷嘴作为标准表及传递标准器，在气体流量计量中极其重要，还影响航空航天、微机电（MEMS）、生物医学工程、新材料等高新技术发展和应用。随喷嘴尺度减少，高速流体流动有可能产生诸多偏离常规流动和传热的现象和特性，间或改变某些基本规律，势必实质性地影响甚至改变喷嘴流量测试性能。本课题试图从传热、扩散段结构和微小尺度效应入手，针对微小尺度化下所引发的流动、粘性与气动热效应和传热等，探讨微小喷嘴流量测量特性的变异和相关物理机理。具体考虑微小化引起的喷嘴内流动边界效应、喉部收缩、黏性耗散和气动热效应、以及由此引起的局部物质与物理场（热、流体场等）不均匀效应等现象，解释和理论描述微小尺度临界流音速喷嘴的流动和传热规律，以及对微小临界流音速喷嘴流量测量技术的影响，发展考虑尺度效应和传热影响的喷嘴流出系数的数学描述，揭示物理机制，为发展相关测试技术的提供基础理论依据。