【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超燃冲压发动机设计，具体涉及一种分区微肋结构强化换热的冷却通道及其设计方法。
技术介绍
1、飞行速度大于5马赫的高超声速飞行器具有较高的飞行速度与突防能力，成为当前各国民用和军事领域的研究热点。作为高超声速飞行器的动力系统，超燃冲压发动机提供了足够的推力以确保飞行器能高速飞行。但是在高马赫数飞行下，超燃冲压发动机燃烧室外壁温度可达到2500k，远超金属材料耐温极限，使用燃油冷却燃烧室壁面的再生冷却通道系统是超燃冲压发动机稳定工作的前提。再生冷却通道系统中所使用的微肋结构一方面可以增加流体湍流度，另一方面可以使流体流向微肋结构所在的壁面，能够有效强化换热，是提升冷却通道内燃油换热能力的重要办法。但是微肋结构另一方面会引发一定的压力损失，目前针对再生冷却通道内微肋结构在设计时大多没有考虑微肋对流动及换热的综合影响，难以取得满意的换热效果。
技术实现思路
1、为了解决现有含微肋结构的再生冷却通道一般是全通道加肋，存在无法平衡微肋结构的强化换热能力以及附加压力损失的问题，本专利技术提供一种分区微肋结构强化换热的冷却通道及其设计方法。本专利技术基于燃料拟临界温度区间的能量守恒分析方法将再生冷却通道进行分区微肋排布，实现了低压力损失下的有效强化换热。
2、本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道，包括：在再生冷却通道的超临界碳氢燃料低于拟临界温度区间布置的微肋结构和在再生冷却通道的超临界碳氢燃料
4、进一步的，所述微肋结构为宽高比为1.2的三棱柱微肋结构。
5、本专利技术提供的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，包括以下步骤：
6、步骤s1：模拟仅含有单微肋的一小段通道内微肋的强化换热及压力损失效果，并选取微肋尺寸；
7、步骤s2：根据再生冷却通道热环境求解再生冷却通道拟临界温度区间；
8、步骤s3：基于超临界碳氢燃料等效定压比热容估算拟临界温度以下的低温段长度，在低温段加微肋，在高温段不加微肋，得到分区加微肋通道。
9、进一步的，步骤s2中，所述拟临界温度区间的下限tpr1,和上限tpr2)通过来定义，ρ为密度，t为温度。
10、进一步的，步骤s2中，所述再生冷却通道中存在能量守恒方程为：
11、
12、其中，qheated为加热面的热流密度，wheated为加热面的宽度，lrib为待求解的分区加微肋通道的长度，为等效定压比热容，为质量流量，δt为进口温度tin与拟临界温度区间下限tpr1的差值。
13、进一步的，步骤s3中，所述超临界碳氢燃料等效定压比热容选择拟临界温度区间(tpr1,tpr2)定压比热容的算术平均值，即：
14、
15、其中，cp为定压比热容。
16、进一步的，步骤s3中，所述分区加微肋通道长度的计算公式为：
17、
18、其中，qheated为加热面的热流密度，wheated为加热面的宽度，为等效定压比热容，为质量流量，δt为进口温度tin与拟临界温度区间下限tpr1的差值，d为通道宽度，g为质量流速。
19、本专利技术的有益效果是：
20、本专利技术提供一种分区微肋结构强化换热的冷却通道及其设计方法，能够在低压力损失条件下达到强化换热需求。本专利技术基于超临界碳氢燃料拟临界温度区间的能量守恒分析方法对再生冷却通道进行分区，在低温段布置分区加微肋通道(宽高比为1.2的三棱柱微肋结构)、在高温段布置光滑管道的冷却通道结构，可以有效地降低换热恶化程度并降低附加流动阻力，实现更加满意的强化换热效果。
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1.一种分区微肋结构强化换热的冷却通道，其特征在于，包括：在再生冷却通道的超临界碳氢燃料低于拟临界温度区间布置的微肋结构和在再生冷却通道的超临界碳氢燃料高于拟临界温度区间布置的光滑通道。
2.根据权利要求1所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道，其特征在于，所述微肋结构为宽高比为1.2的三棱柱微肋结构。
3.如权利要求1或2所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，步骤S2中，所述拟临界温度区间的下限Tpr1,和上限Tpr2)通过来定义，ρ为密度，T为温度。
5.根据权利要求3所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，步骤S2中，所述再生冷却通道中存在能量守恒方程为：
6.根据权利要求3所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，步骤S3中，所述超临界碳氢燃料等效定压比热容选择拟临界温度区间(Tpr1,Tpr2)定压比热容的算术平均值，即：
7.根
...【技术特征摘要】
1.一种分区微肋结构强化换热的冷却通道，其特征在于，包括：在再生冷却通道的超临界碳氢燃料低于拟临界温度区间布置的微肋结构和在再生冷却通道的超临界碳氢燃料高于拟临界温度区间布置的光滑通道。
2.根据权利要求1所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道，其特征在于，所述微肋结构为宽高比为1.2的三棱柱微肋结构。
3.如权利要求1或2所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种分区微肋结构强化换热的冷却通道的设计方法，其特征在于，步骤s2中，所述拟临界温度区间的下...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱剑琴，程泽源，吴永康，赵超凡，
申请(专利权)人：天目山实验室，
类型：发明
国别省市：
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