恭喜西北工业大学孟宪龙获国家专利权
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龙图腾网恭喜西北工业大学申请的专利一种冷却结构综合冷效模化匹配方法、系统、设备和介质获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118607133B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411080787.7,技术领域涉及:G06F30/17;该发明授权一种冷却结构综合冷效模化匹配方法、系统、设备和介质是由孟宪龙;刘存良;王斯仪;刘松;郭文;王一澄设计研发完成,并于2024-08-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种冷却结构综合冷效模化匹配方法、系统、设备和介质在说明书摘要公布了:本发明公开了一种冷却结构综合冷效模化匹配方法、系统、设备和介质,属于航空发动机技术领域,通过对辐射影响下冷却结构的热端部件综合冷却效果进行模拟,获得综合冷效表达式并对其进行分解,获得绝热冷却效率和辐射当量换热系数比,采用玻尔兹曼数与布格尔数共同匹配辐射项,获得匹配后的冷却结构的绝热冷却效率和综合冷效表达式,得到模型的压力和辐射等效光学厚度;定义两种不同工况下的模型尺寸比并进行尺寸调整,通过改变两种不同工况下的辐射等效光学厚度,对冷却结构的玻尔兹曼数进行匹配;通过调整两种不同工况下的模型的压力数据,对冷却结构的布格尔数进行匹配。该方法能够深入反应真实的辐射对流耦合下的传热机理,提高匹配精度。
本发明授权一种冷却结构综合冷效模化匹配方法、系统、设备和介质在权利要求书中公布了:1.一种冷却结构综合冷效模化匹配方法,其特征在于,包括以下步骤:根据冷却结构的热端部件在辐射影响下的冷却过程,获得综合冷效表达式;所述获得综合冷效表达式,包括以下步骤:假设冷却结构的壁面为一维导热且无内热源,则其导热控制方程为: 冷却结构的冷气侧和燃气侧边界条件分别为: 得到综合冷效表达式为: 其中,ks表示冷却结构的固体导热系数,δ表示冷却结构的壁面厚度,hc和hg分别表示冷却结构的冷气侧和燃气侧的壁面对流换热系数,hr表示冷却结构的辐射换热的当量对流换热系数,Tc,i表示冷却结构的冷气在气膜孔入口处温度,Tg表示冷却结构的主流燃气温度,Tw表示冷却结构的壁面温度,Taw表示冷却结构的绝热壁温,Tz=0表示冷却结构在冷气侧边界条件的温度,Tz=δ表示冷却结构在燃气侧边界条件的温度;无量纲化后整理,得到一维综合冷效表达式为: 其中,χ为二次流从入口到出口的温升系数、η为绝热冷却效率、Bi为冷却结构的主流侧毕渥数;对综合冷效表达式进行分解,获得绝热冷却效率和辐射当量换热系数比;根据绝热冷却效率和辐射当量换热系数比,采用玻尔兹曼数与布格尔数共同匹配辐射项,对辐射当量换热系数比进行转化,获得匹配后的冷却结构的绝热冷却效率和综合冷效表达式;根据匹配后的冷却结构的绝热冷却效率和综合冷效表达式,得到模型的压力和辐射等效光学厚度;定义两种不同工况下的模型尺寸比并进行尺寸调整,通过改变两种不同工况下的辐射等效光学厚度,对冷却结构的玻尔兹曼数进行匹配;通过调整两种不同工况下的模型的压力数据,对冷却结构的布格尔数进行匹配;其中,所述对综合冷效表达式进行分解,包括以下步骤:将得到的一维综合冷效表达式分解为二次流从入口到出口的温升系数χ、绝热冷却效率η、主流侧毕渥数Bi、主流侧和冷气侧换热系数比辐射当量换热系数比其中: 其中,Tc,exit表示冷气在气膜孔出口处的温度,δ表示气膜板厚度,k表示气膜板导热系数;所述获得匹配后的冷却结构的绝热冷却效率和综合冷效表达式,包括以下步骤:用玻尔兹曼数与布格尔数共同匹配辐射项中的辐射当量换热系数比hrhg,其中:玻尔兹曼数表征燃气辐射强度,布格尔数表征燃气辐射特性,玻尔兹曼数Bo和布格尔数Bu的表达式如下: Bu=αλ,ppL玻尔兹曼数分子、分母同时乘以主流燃气温度T后,该表达式表征辐射热流密度与对流热流密度之比,得到: 根据对流换热系数: 辐射当量换热系数: 得到绝热冷却效率和综合冷效表达式如下: 其中,Bo1表示实际高温工况玻尔兹曼数,Bo2表示实验室低温工况玻尔兹曼数,qh表示对流换热量,qr表示辐射换热量,Tg为冷却结构的主流燃气温度,TW为耦合壁温,Taw为绝热壁温,Tc为二次流温度。
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