方形再生冷却通道内超临界正癸烷湍流传热数值研究.pdf

2015 年11月 推 进 技 术 Nov. 2015 第36 卷 第11期 JOURNALOFPROPULSIONTECHNOLOGY Vol.36 No. 11 方形再生冷却通道内超临界正癸烷湍流传热数值研究* 王彦红，李素芬，东 明 （大连理工大学 能源与动力学院，辽宁大连 116024） 摘 要：为了深入理解再生冷却过程中碳氢燃料的超临界湍流传热特性，以正癸烷为研究对象，对其 在非对称受热（上壁面外侧加热）方形通道内的流动传热进行了数值研究。在数值方法可靠性得到充分验 证的基础上，详细探讨了进口温度和压力等运行参数对通道上壁面和侧壁面内侧平均壁温和平均努塞尔 数分布的影响。计算结果表明：在运行压力接近临界压力且主流温度处于拟临界温度附近的综合条件下， 流体热物性剧烈变化导致的类膜态沸腾效应，引起了上壁面内侧显著的传热恶化现象。同时，不平衡压差 诱发的通道截面速度场异常分布，进一步影响了上壁面内侧近壁区域流体的换热性能。另外，类膜态沸腾 效应致使上壁面热流更多地传递到侧壁面，导致侧壁面平均努塞尔数大幅增大，相比于正常换热的最大增 幅约为50%。 关键词：再生冷却；超临界压力；正癸烷；湍流传热；传热恶化；数值研究 中图分类号：V231.1 文献标识码：A 文章编号：1001-4055 （2015）11-1669-08 DOI ：10.13675/ki.tjjs.2015.11.010 Numerical Study on Turbulent Heat Transfer of Supercritical n-Decane in a Square Regenerative Cooling Channel WANGYan-hong，LISu-fen，DONGMing （SchoolofEnergyandPowerEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China） Abstract ：Inordertodeeplyunderstandthesupercriticalturbulentheattransfercharacteristicsofhydrocar⁃ bonfuelintheregenerativecoolingprocess，numericalstudyonflowandheattransferof n-decaneinasquare channelwithasymmetricheatingimposedonthetopexteriorchannelsurfacewasconducted.Afterthereliability ofthenumericalmethodswasfullyvalidated，effectsoftwooperatingparameters，includingtheinlettemperature andpressure，onthedistributionofaveragedwalltemperatureandaveragedNusseltnumberofthetopandsidein⁃ ternalchannelsurfaces，havebeendiscussedindetail.Resultsindicatethatunderthecompositiveconditionsof theoperationalpressurebeingclosetothecriticalpressureandthebulkfluidtemperaturebeinginthevicinityof thepseudo-criticaltemperature，apseudo-filmboilingeffectoccursduetothedrasticfluidthermophysicalprop⁃