协同吸气火箭发动机预冷器

管排与间距协同优化

针对协同吸气火箭发动机燃烧室预冷器，研究管排数、管间距和氦/空气热容量比对流动传热特性的影响，为工程化设计提供可靠技术基础。

姚照辉 · 刘彦明 · Weimin, Bao · Wei, Cheng · Wei, Xin · 鲍文

Case Studies in Thermal Engineering 2024

参数信息

管排数

7

管间距

1.5 mm

氦/空气热容量比

1.06

管排数阈值

11

技术优势

总压损失可控

增大管间距可减小总压损失，而换热效率下降幅度有限，可根据需求权衡。

换热效率可调

增加管排数可提高换热效率，但效率增长在管排数超过11后趋于平缓，避免盲目增加排数。

氦量可优化

提高氦/空气热容量比可降低总压损失并增大换热功率，但所需氦量增加，需按系统约束选取。

应用场景

• 高超声速飞行器：为高超声速飞行器预冷段提供降低总压损失、保证换热效率的管束设计方案。
• 航空发动机：基于SABRE燃烧室预冷器的优化参数，可直接指导航空发动机预冷器工程设计。
• 换热器设计：给出管排数、管间距、热容量比的性能影响规律，为类似预冷器设计提供技术基础。
• 热管理测试：提供流动与传热特性的数值研究结果，可用于指导预冷器热管理测试方案制定。