挡板构型对直升机红外抑制器气动与红外辐射特性影响研究

设计了一种具有引射结构的挡板用以遮挡红外抑制器内部高温部件,同时挡板结构引射环境冷气对其自身表面降温,以大幅度降低红外抑制器红外辐射。采用数值模拟的方法研究了弓形挡板构型对红外抑制器气动性能、温度场与红外辐射强度空间分布的影响。结果表明:与无挡板结构(Case0)相比较,挡板结构将二元引射喷管的引射系数提高115%,红外抑制器的热混合效率增加273%,但红外抑制器总压恢复系数降低7%,红外抑制器3~5μm波段壁面和气体辐射强度峰值分别降低46%和72%。与单层弓形挡板(Case1)结构相比,设计较优的双层弓形挡板(Case3)可以引射环境冷气,引射系数达到0.1左右,并将其冷端表面平均温度从638 K降低到415 K,红外抑制器3~5μm波段壁面辐射强度峰值降低84%,气体辐射强度峰值降低80%。总体来看,弓形挡板冷端表面温度受双层弓形挡板内部引射气流、弓形挡板冷端下游滞止涡和二元混合管窄边出口附近的回流冷气三者共同影响。

直升机红外抑制器结构参数对抑制器性能影响的数值和实验研究

在模型实验验证的基础上,采用数值模拟的方法,研究了一种红外抑制器二元混合管结构参数对红外抑制器整体气动性能和温度场的影响。研究结果表明:在研究参数范围内,随着二元混合管出口宽度的增大,二元引射喷管引射系数先上升后下降,弓形挡板冷端平均温度增幅为24%;随着二元混合管扩张角增大,引射系数下降,弓形挡板冷端平均温度增幅为3%;适当延长混合管直段长度,引射系数先缓慢上升而后下降,弓形挡板冷端温度变化较小。能否有效利用主流动量、抑制主流的流动分离是提高引射系数的关键。弓形挡板冷端表面温度受弓形挡板内部引射气流、弓形挡板冷端下游滞止涡和二元混合管窄边出口的回流冷气三者共同影响。

聚丙烯中空纤维换热器的数值模拟

由于具有抗腐蚀和结垢的优点,中空纤维换热器在低温下的应用受到关注。为了提高中空纤维换热器的换热效率,以在换热器的壳程增加弓形折流挡板的方式对中空纤维换热器的结构进行了优化研究。利用Gambit 2.4软件,建立了管壳式中空纤维换热器模型;利用Fluent 6.3软件,进行有限体积分析计算。结果表明:数值模拟得到的换热器总传热系数和壳程压降与实验值的误差分别小于8%和6%。通过对比分析发现,在模拟范围内增加弓形折流挡板以后中空纤维换热器的总换热系数提高了21%左右,换热器壳程热阻占总热阻的比例从59%~70%降低到了46%~57%,换热器的壳程压降提高了约12%,但是壳程换热系数与壳程压降的比也明显升高。加弓形折流挡板的中空纤维换热器比无折流挡板的换热器具有更好的换热效率。