超声速燃气射流驱动液柱平衡体实验研究

为了研究在低温寒冷工作条件下单兵火箭发射过程中声、光、焰、烟等缺陷的抑制方法，设计了将防冻液柱放置在发射筒尾管中作为平衡体的实验方案。实验中采用高速摄影系统观察了超声速燃气射流驱动防冻液柱在大气环境中的扩散过程，并利用压电式传感器测得了发射筒周围的冲击波超压值，对比了燃气驱动防冻液柱和液体水柱两种状态下射流流场的测试结果。实验结果表明，由于液体柱的阻碍作用，射流流场发展初期的径向发展速度相比于轴向发展速度更快。随着射流流场的逐渐发展，出现了Kelvin-Helmholtz不稳定效应。以防冻液柱为平衡体时，弹丸所获初速更高，由于防冻液气化潜热较高，相比于液体水气化时吸收了更多的燃气能量，降低了射流特征参数。通过与以液体水柱为平衡体的射流流场对比，发现以防冻液柱为平衡体时整个测点区域的噪声声压级峰值均有所降低，声压级降低了1.5 ~ 3.5dB，验证了此方案的可行性。     

机载条件下PCHE通道内流动换热特性研究

以飞机燃油系统和环控系统中常见的航空煤油(大庆 RP-3)和防冻液(65号)作为工质,对印刷电路板式换摘热器(PCHE)通道单元中 2种工质的逆流换热进行了三维数值模拟研究。实验中共设计 4种模型,即角度为 15°的 Z型双通道基础模型以及据此优化的其他 3种模型,不同模型的通道入口水力直径均为 1.2 mm。此外,燃油入口温度为 -40~40 ℃,防冻液入口温度为 50 ℃,它们的物性参数均随温度变化而变化。利用综合评价因子 η对模拟结果进行分析,获得了不同模型的流动换热特性。结果表明,优化模型的 η均大于基础模型。冷边入口温度相同时,优化模型的冷边最大 η出现在 400 kg/(m2·s) ,热边最大 η出现在 200 kg/(m2·s) 。质量流速相同时,若流速较小,则优化模型的冷边最大 η出现在 20 ℃,热边最大 η出现在 40 ℃,若流速较大,则冷边和热边最大 η均出现在 -40 ℃,但是冷边和热边流速大小的分界线不同。由此说明,环境温度变化引起的工质物性变化对 PCHE通道最优工况的出现影响显著。