引用本文:余嘉,张志刚,袁竭,隆永胜.单向多孔材料在电弧中冷却性能的数值模拟[J].上海航天,2024,41(4):19-26.
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单向多孔材料在电弧中冷却性能的数值模拟
余嘉,张志刚,袁竭,隆永胜
中国空气动力研究与发展中心 超高速空气动力研究所,四川 绵阳 621000
摘要:
定向凝固制备的单向多孔材料在电弧加热器中可以替代水冷铜壁,提高电弧加热器的焓值和热效率,具有广阔的应用前景。针对单向多孔材料在电弧中的传热过程建立数学模型,利用数值模拟的方法研究了孔隙率、孔直径、通入角和注入率对单向多孔材料在电弧中冷却性能的影响规律。结果表明:孔隙率从7.9%增加到26.7%时,内壁面的热通量可降低约92%;在孔隙率和冷气流速不变的条件下,孔直径从0.3 mm增加到0.8 mm时,内壁面的平均温度从498 K增加到697 K;通入角的变化会同时影响单向多孔材料内壁面热通量和冷气注入率,进而影响材料的冷却性能;冷态气流注入率从14.2%增加到42.7%时,单向多孔材料内壁面热通量降低约17%。本研究结果可为单向多孔材料在电弧加热器中的应用提供参考。
(Hepervelocity Aerodynamic Institute, China Aerodynamic Research and Development Center,Mianyang 621000,Sichuan, China)

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