基于多孔介质的发汗冷却特性数值研究

贾洲侠 李志强 侯传涛 吴建国 刘宝瑞 任方

基于多孔介质的发汗冷却特性数值研究

贾洲侠 李志强 侯传涛 吴建国 刘宝瑞 任方

（北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室，北京 100076）

针对航空航天领域日益严峻的热防护需求，采用发汗冷却对受气动加热以及高温燃气侵蚀的热端部件进行热防护的技术方案受到广泛关注。本研究发展了适用于高超声速条件下的多孔介质发汗冷却数值分析方法，对相变发汗冷却数值分析方法进行验证及修正，进而获得具有较高准确度的多孔介质发汗冷却数值计算方法。对相变发汗冷却与外流场进行一体化耦合分析，获得主流温度、激波及发汗出流对冷却壁温及冷却效率的影响规律。

高超声速；发汗冷却；多孔介质；数值分析；相变

0 引言

随着飞行速度的提高飞行器将受到严重的气动加热，热防护系统（Thermal Protect System ，TPS）对于飞行器的安全性及可靠性至关重要。热防护系统可分为被动式、半被动式、主动式，其类型选择主要取决于加热热流密度及持续时间。主动热防护主要分为发汗冷却、气膜冷却、热管式冷却及对流式冷却。从发展历程来看，由于在航空发动机热端部件中的热防护需求，气膜及发汗冷却技术最早应用到燃气轮机热防护中[1-4]。

从传热原理角度分析，气膜及发汗本质上均属于阻隔高温环境式热防护原理，故本文将这两种技术统称为阻隔式热防护技术，图1所示为发汗冷却吹风比与适用温度范围的关系图。……