界面平均温度和压力对DD5和1Cr11Ni2W2MoV材料接触热阻影响的实验研究

测量航空发动机重要部件材料间接触热阻对发动机温度分布的准确评估十分重要,进而能为其部件优化设计、叶顶间隙控制和材料热防护提供重要参考价值。DD5和1Cr11Ni2W2MoV材料因具有良好的综合性能和优异的热疲劳和工艺性能而分别广泛应用于航空发动机涡轮叶片和机匣等部件。基于发动机连接部件界面实际工况,根据稳态热流法实验测量上述两材料接触热阻,并研究界面压力(45~200 MPa)和温度(150~300℃)对其影响。研究结果表明:接触热阻与界面压力和温度均存在幂律关系,且随两者增大而逐渐减小;相同界面压力和温度下,1Cr11Ni2W2MoV材料接触热阻比DD5的更小,但两者差距随压力增大而逐渐缩小。此外,拟合得到的两种材料接触热阻与界面压力和温度间的经验公式能较好地预测实验结果,与92.9%的实验数据相对误差小于12%。

顺排布置的水平单层球自然对流换热数值研究

通过将二维Bejan计算模型扩展到三维,研究Gr=103情况下排列数范围为3×3至15×15的水平单层球自然对流换热情况。研究发现:随着排列数增加,卷流作用的增强使得单层球上方区域负压增大,导致通过球体间隙从下方吸入的流体速度升高,进而强化球体和流体之间的换热;由于排列数对上游区域温度边界层影响更大,该区域Nu数受其影响更明显。此外,拟合得到中心球的Nu数和N之间的关联式。基于极限的数学思想,该关联式可以预测不受周围球数增加影响的中心球的Nu数为4.1628,这比Gr数相同情况下的单球的Nu数下降30.2%。该研究既能优化加速器驱动次临界堆系统流态固体靶结构的设计,也能为其他包含大数量多球系统的工业应用提供一定的参考价值。