[發(fā)明專利]帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道

有效

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• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108571911B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 秦飛;景婷婷;何國強;張鐸;魏祥庚;李文強
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: F28F1/02
• 分類號: F28F1/02;F28F1/04;F28F27/02;F28D21/00;F02C7/12
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 劉艷霞

本發(fā)明公開了帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道，包括多個平行且間隔設置的冷卻通道，其中，沿它們的流向方向上，任意相鄰的兩個冷卻通道間均設置有自適應結(jié)構(gòu)，以使冷卻通道內(nèi)的流體相聯(lián)通。該帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道，減小了平行通道的流量分配不均勻，并能實現(xiàn)多模態(tài)熱環(huán)境條件下的通道流量分配的自適應調(diào)整。

技術領域

本發(fā)明屬于換熱器技術領域，具體涉及帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道。

背景技術

平行通道的流量分配均勻性對傳統(tǒng)換熱器的換熱效率及能量利用率有著十分重要的影響，而在實際再生冷卻的航天發(fā)動機的工程應用中，由于采用熱物性變化劇烈的超臨界碳氫燃料作為冷卻介質(zhì)，冷卻通道間的流量分配不均勻性會由于冷卻劑的物性變化而加劇。而且在超燃發(fā)動機、組合動力循環(huán)發(fā)動機的壁面存在極不均勻的熱負荷分布特點，超臨界碳氫燃料的熱物性特點造成平行通道的流量分配規(guī)律與壁面熱負荷分布規(guī)律恰好相反，高熱流區(qū)對應小質(zhì)量流量區(qū)域，很容易造成局部高溫超限，直接導致發(fā)動機損毀。

目前常見的平行冷卻通道布局方式有U型、Z型、I型、C型等，在航天發(fā)動機的再生冷卻系統(tǒng)中，受到相對位置和結(jié)構(gòu)布局等因素的限制，常采用I型布局。關于優(yōu)化換熱器通道內(nèi)分配均勻的研究很多，像文獻《A control method for hydrocarbon fuel flowdistribution based on variable channel sectional area designundersupercritical pressure》，研究了在垂直方向上改變通道高度從而實現(xiàn)改變通道截面積，可實現(xiàn)通道間流量分配的控制。像專利《201710147305.9》通過改變集液腔及通道漸變系數(shù)來實現(xiàn)圓周分布的平行冷卻通道間的流量分配控制。但現(xiàn)有技術不能同時滿足流場影響最小化的同時適應寬范圍變化的熱負荷條件下流量分配的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種減小了平行通道的流量分配不均勻，并能實現(xiàn)多模態(tài)熱環(huán)境條件下的通道流量分配的自適應調(diào)整的帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道，包括多個平行且間隔設置的冷卻通道，其中，沿它們的流向方向上，任意相鄰的兩個冷卻通道間均設置有自適應結(jié)構(gòu)，以使冷卻通道內(nèi)的流體相聯(lián)通。

進一步地，該自適應結(jié)構(gòu)的設置位置滿足如下條件：根據(jù)工況的熱環(huán)境，在冷卻通道內(nèi)的流體密度變化率大的位置處布置。

進一步地，該自適應結(jié)構(gòu)為聯(lián)通通孔。

進一步地，該聯(lián)通通孔的內(nèi)徑小于冷卻通道的內(nèi)徑。

本發(fā)明還公開了一種發(fā)動機再生冷卻系統(tǒng)，包括上述的帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道。

進一步地，該自適應結(jié)構(gòu)的設置位置滿足如下條件：在發(fā)動機只有一個工作模態(tài)時，根據(jù)工況的熱環(huán)境，在冷卻通道內(nèi)的流體密度變化率大的位置處布置；在發(fā)動機有多個工作模態(tài)時，在各個工況下，在冷卻通道內(nèi)的流體密度變化率大的位置處均布置。

本發(fā)明帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道具有如下優(yōu)點：在不改變冷卻通道寬度的條件下，減小了通道加工難度，減小了平行通道的流量分配不均勻，并能實現(xiàn)多模態(tài)熱環(huán)境條件下的通道流量分配的自適應調(diào)整。使冷卻區(qū)域的溫度分布趨于均勻，從而避免由于熱應力導致的部件失效。

附圖說明

圖1是本發(fā)明帶有自適應結(jié)構(gòu)的并聯(lián)通道的平面投影圖。

圖2為本發(fā)明中改變單個自適應結(jié)構(gòu)位置時的流量分配結(jié)果圖；

圖3為本發(fā)明中改變自適應結(jié)構(gòu)數(shù)目的流量分配結(jié)果圖；

其中：1.冷卻通道；2.自適應結(jié)構(gòu)。

具體實施方式