超临界状态航空煤油裂解的传热特性仿真

粟 银，王壮壮，周章文，张登成

(1. 空军工程大学基础部，陕西 西安 710051；2. 空军工程大学航空机务士官学校，河南 信阳 464000；3. 空军工程大学航空工程学院，陕西 西安 710038)

1 引言

碳氢燃料由于具有较高的体积热值和热沉，广泛用于超燃冲压发动机的再生冷却系统[1]。碳氢燃料在发动机主动行冷却通道内自身温度升高，引发其热裂解反应，一方面热裂解反应属于吸热反应，在生成小分子物质的同时提升了碳氢燃料吸热能力，另一方面当碳氢燃料热裂解程度较高时，会产生焦油和焦炭等副产物残留在管壁上造成管壁局部过热甚至损坏[2]。

对于吸热型碳氢燃料热裂解，国内外都有一定的研究。Fabuss等[3，4]最先对链烷烃、环烷烃及混合组分的烃类在高压条件下的热裂解反应进行了实验研究，认为热裂解吸热的同时产生较多的小分子气体有利于燃烧、可以应用于主动冷却技术中，不足的是裂解反应过程复杂且不可控，同时不可避免会产生较多积炭。Ward等[5，6]使用PPD模型构建了正癸烷和十二烷的简化反应模型并进行了数值研究，使用PPD模型建立的简化反应模型对于碳氢燃料发生轻度裂解(裂解率小于20%)时具有很好的适用性。Zhong等[7]对RP-3航空煤油的热裂解开展了实验研究，发现约在800K时开始发生煤油裂解，同时分析了流量、压力对热裂解反应的影响，认为提高驻留时间能够有效促进裂解反应程度。刘志琦[8]使用简化的12组分PPD模型对正十烷的裂解反应开展了数值模拟，发现正十烷的轻微裂解仅发生在近壁区域且降低了壁面温度，对主流区域的温度场几乎没有影响。……