Heat Absorbing and Releasing Experiments with Improved Phase-change Thermal Storage Canisters

This article, based on authors' long-term study, proposes an improved foamed-Ni-packed phase-change thermal storage canister, which takes advantage of the foamed-Ni characteristic of instinctive porous structure and excellent properties to ameliorate its void distribution and thermal conductivity. The improved canister and the unimproved one without foamed-Ni package, are put to heat absorbing and releasing tests to investigate the effects of heat absorbing temperature upon the phase-change materials (PCM) melting time under three temperature schemes by using platinum resistance thermometers (PT100) and data acquisition modules (ADAM-4000) to gather the data of varying temperature. Afterwards, the computerized tomography (CT) is employed to scan the void distribution in both canisters. Compared to the unimproved canister, the experimental results evidence the superiority of the improved one in higher uniformity in void and temperature distribution as well as faster thermal responses.     

碳氢燃料热声不稳定流动特性和边界实验分析

为保障空-油换热器安全稳定运行,对竖直上升圆管内超临界压力航空燃料的热声不稳定流动进行了实验研究。阐述了管壁温度的振荡特征和热声不稳定流动的诱发原因。考察了运行参数对流动稳定工况和流动不稳定工况界限的影响。取相邻流动稳定工况和流动不稳定工况的热流密度平均值作为边界,分析了该边界随进口拟过冷度的变化情况。通过临界拟相变数和拟过冷度数的比值表征,建立了热声不稳定流动边界与进口雷诺数和相对压力关联的预测准则。结果表明:拟沸腾效应导致了热声不稳定流动现象。进口温度和运行压力越低,热声不稳定流动越容易出现。提出的边界预测准则具有较高的精度,与实验结果的相对偏差在±15%以内。     

超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环性能分析及优化设计方法研究

为发展工程适用的超临界二氧化碳布雷顿循环优化设计方法,研究了关键参数对超临界二氧化碳再压缩循环性能的影响规律,阐述了循环优化设计的必要性,并基于粒子群算法发展了一种再压缩循环优化设计方法.该方法以最低循环压力、循环增压比和分流因子为优化变量,以循环热效率为目标,以合流三通进口温差为约束条件.参数影响规律分析结果表明:循...     

相变光盘信息记录过程的热模拟计算

基于多层模结构的瞬态热传导过程的有限差分解法,开发了用于模拟相变光盘静态信息记录过程的计算机程序HSS,并用它计算了相变光盘静态信息记录过程的温度场分布。     

气泡水体携带能力的测量实验研究

针对水中上升气泡对水体携带作用一直难以测量的问题，特提出利用气泡上升携带水量来表征其能力大小的思想，进而专门设计了相应的实验装置，重点开展了双液分离转相精测技术的实验研究。实验时选取柴油和水构成双液，并分别采用直接测量和转相精测两种方法测量气泡上升携带水量。结果表明：采用双液法可有效分离气泡携带的上升水体；气泡上升携带水量的转相精测值精度高于其直接测量值，且携带水量越小其精度优势越明显，特别是当携带水量很小，直接测量法可能因误差太大而根本无法实施，但转相精测法却可顺利进行。     

相变材料热控系统内部接触热阻的辨识方法研究

在相变材料热控系统的吸热融化过程中,由于材料与容器壁面之间的空穴效应形成的接触热阻,将对熔化传热形成阻尼效应.采用反演热传导反问题的方法,将参数辨识中的灵敏度法和共轭梯度法应用到实验,建立了一种可用于材料熔化过程界面稳态和瞬态接触热阻的辨识方法.模拟辨识与初步应用表明:辨识方法计算精度高、稳定性好,为精细化分析相变材料热控系统中的熔化吸热过程奠定基础.     

S型管内超临界航空煤油的裂解与结焦研究

再生主动冷却是超燃冲压发动机热防护的关键技术之一。为了探究冷却通道中弯管结构产生的二次流对碳氢燃料裂解与结焦特性的影响,使用S型圆管实验段进行了RP-3航空煤油超临界裂解结焦实验。重点考察了沿程壁温、产气率、气相产物分布以及S型管结焦沿程分布特征。实验结果表明：由于S型管的结构特点,沿程壁温和结焦分布均呈现出与直管相迥异的特征。在两个弯道区域,离心力产生的二次流加剧湍流混合,强化了局部换热,导致壁温下降。结焦率在弯道结构处出现小幅度局部峰值,在出口温度为700℃时,第二个弯道处平均结焦率比中间直管段提高了101%~170%。这可能与弯道处对应的局部高温、输运作用增强和局部摩擦阻力的增大三者综合作用有关。此外,还发现S型管产气率比直管更高,在出口温度为700℃时提高了10.2%~14.9%。可能是弯管处内侧壁面附近的燃料受局部高温影响,裂解反应加剧,产气率增加。而S型管的特殊结构对裂解的反应路径无明显影响,因此气相产物分布与直管并无明显差异。     

浮升力对竖直上升圆管内超临界航空煤油换热的影响及评价准则

为深入理解航空发动机再生冷却热防护中的换热机理,对竖直上升圆管内超临界压力RP-3航空煤油的传热恶化开展了实验研究。探究了两类传热恶化的换热特征和形成机理,考察了热流密度、质量流量和进口压力对传热恶化的影响机制。获得了两类传热恶化的起始条件判别准则。以Nu/Nu0=0.75作为依据,建立了浮升力影响评价准则。通过格拉晓夫数修正实现了换热关联式预测。结果表明：两类传热恶化出现在不同条件下,低温区传热恶化源于边界层转捩和浮升力的综合作用,当进口雷诺数高于5730时其不再出现;高温区传热恶化的临界热流密度可以表述为质量流量的函数关系。当浮升力参数Grb/Re2.7和Gr/Re2分别高于10-7、10-3时,浮升力作用不可忽略。改进的换热关联式具有合理的预测精度,满足热防护系统设计的工程运用。     

超临界二氧化碳-乙酸乙酯-水体系的相平衡

在液相循环高压相平衡测定装置上，测定了超临界二氧化碳—乙酸乙由二元体系，在温度为313．15K、318．15K和323．15K，压力为7．14—9．02MPa下的气--液相平衡数据。此外，还测定了超临界二氧化碳—乙酸乙酯—水三元体系，在温度为313．15K、318．15K和323．15K，压力为8．89--11．91MPa下的气液相平衡数据。分别讨论了操作条件（温度和压力）对气相乙酸乙酯的摩尔分率、分离因子和气相无CO2基乙酸乙由的摩尔分率的影响。     

相变热图技术在表面热流测量中的应用

本文详细地介绍了在中国空气动力研究与发展中心低密度风洞中，进行的相变热图技术的应用工作。实验模型是尖锥及球锥，实验条件是自由来流马赫数Ｍ∞＝１６，来流雷诺数Ｒｅ∞／ｍ＝０．５×１０５～２．０×１０５，来流滞止温度Ｔ０＝９４０Ｋ，滞止压力ｐ０＝０．３９ＭＰａ～１．１７ＭＰａ。实验结果与国外计算结果作了比较。最大相对偏差２６．０％。本文对实验结果作了误差分析，介绍了相变漆响应滞后分析的一些结果。同时本文还介绍了相变热固技术的原理及方法。