| 晶格阵列结构与主流高超声速气膜冷却交互作用的数值研究 |
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| 引用本文： | 罗晓波,杨艳静,杨泽南,陈伟.晶格阵列结构与主流高超声速气膜冷却交互作用的数值研究[J].航天器环境工程,2021,38(2):115-121. |
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| 作者姓名： | 罗晓波 杨艳静 杨泽南 陈伟 |
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| 作者单位： | 四川大学 空天科学与工程学院,成都 610065;北京卫星环境工程研究所,北京 100094 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金项目（编号:51876132）；北京卫星环境工程研究所创新基金项目（编号:CAST-BISEE 2019-017） |
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| 摘 要： | 着眼于充分利用晶格阵列结构良好的传热强化特性改进高超声速飞行器内部主动冷却结构设计，探讨晶格阵列、Pin-fin阵列与主流高超声速气膜冷却相结合的热防护性能，并采用三维数值计算方法分析了Kagome、BCC晶格阵列结构以及Pin-fin阵列结构与高超声速气膜冷却的交互作用机制。研究表明，晶格阵列的扰流作用使冷却流体的肾形涡系在展向上与壁面的贴合程度更高，从而使气膜孔附近下游壁面的展向气膜冷却效率得到提高，有效改善高超声速气膜冷却覆盖效果。
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| 关 键 词： | 高超声速飞行器 主流 气膜冷却 晶格阵列结构 数值计算 |
| 收稿时间： | 2020-07-30 |
Numerical study of the interactions between lattice array structure and mainstream hypersonic film cooling |
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| Institution: | 1.School of Aeronautics and Astronautics, Sichuan University, Chengdu 610065, China2.Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China |
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| Abstract: | In order to enhance the heat transfer capability of a lattice array structure and to improve the design of the cooling structures for the main flow hypersonic film cooling, this paper analyzes the thermal protective performance of the system, when the main flow hypersonic film cooling involves lattice array structures. The interactional mechanism between the main flow hypersonic film cooling and the Kagome, the BCC and the Pin-fin array structures is studied by the 3D numerical calculation. It is shown that the kidney vortices fit better with the wall in the lateral direction due to the disturbed flow caused by the array structures; the efficiency of the lateral cooling on the downstream of the film hole is improved, indicating a strengthened coverage effect of the hypersonic film cooling. |
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