预旋结构对空间布雷顿循环涡轮盘表面换热特性的影响

张宗卫; 王钊; 刘志宏; 刘存良; 刘聪

引用本文:	张宗卫,王钊,刘志宏,刘存良,刘聪.预旋结构对空间布雷顿循环涡轮盘表面换热特性的影响[J].上海航天,2022,39(2):111-118.

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预旋结构对空间布雷顿循环涡轮盘表面换热特性的影响

张宗卫^1,3,王钊²,刘志宏³,刘存良⁴,刘聪¹

1.中国民航大学航空工程学院，天津300300;2.上海宇航系统工程研究所，上海201109;3.天津市振兴化工有限责任公司，天津300300;4.西北工业大学动力与能源学院，陕西西安710072

摘要:

针对空间核动力航天器涡轮盘表面温度过高和温度梯度较大的情况，提出了一种预旋涡轮盘冷却结构。采用数值模拟的方法对比分析了有无预旋2种冷却结构下的涡轮盘表面换热特性，研究了旋转雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明:与无预旋结构相比，预旋结构可以有效地提高氦氙冷却气流与涡轮盘的对流换热系数，降低其表面最高温度和温度梯度，最高温降可达63.1 K。随着旋转雷诺数增大，涡轮盘表面最高温度降低，轮盘表面平均换热系数增大，采用预旋结构的表面平均换热系数比无预旋结构增大13.4%。

(1.College of Aeronautical Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China;2.Shanghai Aerospace System Engineering Institute， Shanghai 201109， China;3.Tianjin Zhenxing Chemical Co.， Ltd.， Tianjin 300300， China;4.School of Power and Energy， Northwestern Polytechnical University， Xi’an 710072， Shaanxi， China)