曲线型皱褶芯材夹层结构对流换热性能研究

发布时间：2024-02-05 19:52

　　皱褶芯材作为轻质,高比刚比强结构,具有易于制造、设计性好等优点,适用于先进高超声速飞行器的热防护系统设计。其中曲线型皱褶芯材作为一种新构型,具有比直线型皱褶芯材更优异的机械性能,包括吸能、抗冲击、承受动载荷的能力等。由于其转折处过渡光滑,在向其夹层结构空腔内通入冷却液时,流体压降损失较直线型皱褶芯材更低,较少的能量输入即可获得较优的换热能力,可节约压力泵工作功耗。本文针对曲线型皱褶芯材夹层结构在强迫对流条件下的换热性能进行研究,通过CFX软件对其物理场进行仿真,研究了压力、速度、温度场流体出入口效应及周期性分布机理,量化分析了结构内特征点及特征折痕处温度分布特征。在相同外加条件下对曲线型皱褶芯材夹层结构与直线型皱褶芯材夹层结构换热性能进行对比,引入换热效率指标η对二者进一步分析,发现曲线型皱褶芯材换热效率更高,经济性更优,可针对其换热效率进行优化。随后分析了入口速度边界对结构换热性能及压降损失的影响,根据结构最高温度随冷却液流速变化规律得到速度阈值作为后续优化的前提条件。在此基础之上,对芯材三个几何参数H、L、W进行优化,将换热效率最大、相对密度最小作为优化目标,采用拉丁超立方抽样进行...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1几种飞行器中的热防护系统

“亚特兰蒂斯”号航天飞机的“谢幕”飞行标志着发展期间，维护经费超支和安全隐患过大一直是其备受争sableLanchVehicle,RLV），在起飞、升空、在轨运行、再需要经受各种严峻的环境考验，因此飞行过程中外部材料难以维护等一系列问题均与热防护系统的设计息息相关[2]防热....

图1.4主动冷却热防护系统示意图

南京航空航天大学硕士学位论文apanapalli等[8]与Ravishankar等[13]提出一种代理模型，可模拟具有不同设计参数的约束，此时ITPS优化变为单目标、多变量、多约束的非线性优化。Sharma等[14]将法使用在高精度模型上，创建了多精度响应面，对波纹芯....

图1.5皱褶芯材及芯材胞元示意图

同上述波纹夹层板及点阵芯材夹层板结构，皱褶芯材夹层板也是由较薄的上下面板与材相接而成，独立的上下面板可以承载纵向力，而芯材可以承受剪切应力，这使得结有较轻的质量，又有较高的抗弯刚度[32]。迄今为止，有较多芯材材料受到研究人员的沫芯材、桁架芯材、波纹芯材、蜂窝芯材等，其中，皱褶芯....

图1.6两种不同构型皱褶芯材成型原理图

图1.6两种不同构型皱褶芯材成型原理图皱褶芯材这种异型芯材的概念被提出之后，国内外学者对其各方面的性能进殊的构型，使得它在隔热、隔音等许多方面有着广阔的前景[34]。另外，皱褶避免了蜂窝芯材夹层结构中由于湿气积聚而导致的腐蚀问题[35]，如图1.7所腔加以利用，在其中填充....

本文编号：3896114