矩形通道内超临界航空煤油非均匀传热与热裂解耦合机理研究

基本信息
批准号:51576027
项目类别:面上项目
资助金额:55.00
负责人:李素芬
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:东明,尚妍,王彦红,浦航,杨赫,赵阳
关键词:
热裂解超临界压力航空煤油非均匀传热耦合机理
结项摘要

Regenerative cooling using onboard hydrocarbons (e.g., aviation kerosene) as coolant is an effective way to solve the thermal protection problem of scramjet. When the cooling channel is heated asymmetrically, the heat convection of aviation kerosene close to the inside wall of channel show significant heterogeneity. Especially when thermal cracking is accompanied, the multiphase, non-uniform heat transfer result from cracking products becomes more complex, and the coupling of heat convection and thermal cracking becomes more evident. Based on rectangular channel, this project plans to investigate the non-uniform heat transfer characteristics of aviation kerosene under supercritical pressure, thermal cracking kinetics of supercritical kerosene, and the coupling effect of non-uniform heat convection and thermal cracking within complex heat transfer. The project plans to discover the axial/radial non-uniform heat transfer pattern, the mechanism of heat transfer enhancement/ deterioration and the critical condition of heat transfer enhancement/ deterioration, the transformation pattern of cracking degree, chemical heat sink and cracking products on temperature, the acting mechanism of cracking products and heat sink on the complex multiphase flow heat transfer, and the acting mechanism of change of heat transfer pattern on the thermal cracking process. Key scientific issues to be resolved of this project are: the non-uniform heat transfer mechanism of aviation kerosene under supercritical pressure, the coupling mechanism of multiphase, non-uniform heat convection and thermal cracking inside the channel when thermal cracking is accompanied, and thermal cracking kinetic characteristics and modeling of kinetics of aviation kerosene under supercritical pressure.

采用机载碳氢燃料(如航空煤油)作为冷却剂的再生冷却是解决超燃冲压发动机热防护的有效方法。再生冷却通道非对称受热时,通道内超临界压力航空煤油对流换热具有显著的非均匀性,尤其是在热裂解伴随发生时,由热裂解产物导致的多相流非均匀换热问题更加复杂,对流换热与热裂解耦合作用的特征非常突出。本项目基于矩形通道,拟研究超临界压力航空煤油的非均匀对流换热特性、热裂解的动力学特性、对流换热与热裂解的耦合作用及复杂换热问题。探索通道内沿轴向/周向非均匀换热规律、传热强化/恶化机理及传热恶化临界条件;裂解度、化学热沉、裂解产物等随温度的变化规律;裂解产物及裂解热沉对复杂多相流换热的作用机制,以及热裂解发生时换热模式改变对热裂解的反作用机制。拟解决的关键科学问题是:通道内超临界压力航空煤油非均匀对流换热机理及热裂解伴随发生时多相流非均匀换热与热裂解的耦合机理、超临界压力航空煤油热裂解动力学特性及动力学模型的建立。

项目摘要

采用机载碳氢燃料(如航空煤油)作为冷却剂的再生冷却是解决超燃冲压发动机热防护的有效方法。燃料在升温过程中经历由压缩液态向超临界态及气态(热裂解)的转变,受拟临界区流体热物性剧烈变化和热裂解反应的影响,其在冷却通道内的流动换热规律十分复杂,流动-传热-热裂解间的耦合作用非常突出。面向超燃冲压发动机再生冷却技术应用环境,针对再生冷却通道内超临界压力航空煤油的复杂流动传热特性与机理问题,本项目开展了系统性的研究工作:揭示了超临界压力碳氢燃料传热强化/恶化及流动不稳定机理,建立了不稳定边界、临界热负荷及Nusselt数预测关系式;获得了超临界压力下裂解度、化学热沉及裂解产物随温度的变化规律,建立了热裂解反应动力学模型,揭示了裂解产物及化学热沉释放对于传热的作用机制;发展了超临界压力碳氢燃料-固壁耦合传热数值计算方法;探究了矩形通道内超临界压力航空煤油的流动阻力和对流传热特性;揭示了单侧加热矩形通道内的非均匀流动传热特性和流动-传热-热裂解的相互作用机制。本项目研究发展了再生冷却技术应用的理论基础,为再生冷却系统的合理设计提供了理论支撑。累计发表SCI论文8篇(JCR一区6篇),EI论文10篇,会议论文8篇。培养博士研究生3名,硕士研究生4名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
2

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
3

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
4

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
5

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017

李素芬的其他基金

批准号:50676015
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:31272465
批准年份:2012
资助金额:78.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

航空煤油超临界湍流传热通道结构拓扑优化方法研究

批准号:51806177
批准年份:2018
负责人:王煜
学科分类:E0603
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

航空煤油热氧化结焦与流动换热耦合机理研究

批准号:51906009
批准年份:2019
负责人:付衍琛
学科分类:E0605
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

微细通道内碳氢燃料流动换热与催化裂解耦合机理研究

批准号:51606191
批准年份:2016
负责人:成克用
学科分类:E0603
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
4

航空煤油的传热及结焦机理研究

批准号:50676005
批准年份:2006
负责人:徐国强
学科分类:E0603
资助金额:28.00
项目类别:面上项目