延伸冲击-扇形气膜孔复合结构耦合换热实验与数值研究

针对冲击-气膜复合冷却结构,采用实验与数值方法,对比了基于圆形气膜孔的传统冲击、延伸冲击、小距离冲击、基于扇形气膜孔的传统冲击、延伸冲击5种复合冷却系统的耦合换热和流动特性。采用红外热成像技术,获得了5种复合冷却结构在吹风比分别为0.6、1.0、1.5时外壁面的综合冷却有效度,并通过数值计算进一步揭示了内部冷却的流动和换热特征。研究结果表明:在不产生额外气动损失的前提下,延伸冲击孔结构可提升内部冷却的换热系数,进而小幅度提升壁面的综合冷却有效度,幅度为1.2%~4.6%,但随着冷气量的增大综合冷却有效度提升幅度有所减小;减小冲击距离能够提升内部冲击换热效果,但不会对综合冷却有效度产生明显影响;采用扇形气膜孔可大幅度提升外部气膜冷却性能,且提升幅度大于采用延伸冲击内部改进结构的。相较于传统的圆形气膜孔-冲击复合冷却结构,在相同冷气量条件下,基于扇形孔的延伸冲击改进方案可将壁面的面平均综合冷却有效度提高7.6%~8.5%,并将系统的流量系数提升30%以上。

相变阻燃背心的优化设计及降温性能评价

全球的变暖、高温作业环境的增加,对人类身心健康构成了热威胁。为减轻作业人员的热应激反应,维持人体的热舒适状态,文章以男性体型中的170/88A为例设计了一款相变阻燃降温背心。背心采用“阻燃外层+相变夹层+吸湿速干PCM凉感层”结构设计,芳纶面料为阻燃外层,微胶囊相变材料为相变层致冷介质,吸湿速干的涤/棉织物经PCM凉感整理后作为里料,并结合人体热平衡简化模型量化相变材料的用量,协同优化提升背心的降温效果。人体着装动态实验结果表明:穿着含相变材料的背心比同款不含相变材料的背心背部表面同一位置的温度下降1.5~2.5℃,降温效果明显。穿着该相变阻燃降温背心能提升着装者的舒适性,有效减少高温对人体造成的热危害,对个体冷却服的研发具有一定的参考意义。