面向发动机再生冷却的流热耦合拓扑优化
文献类型：期刊论文
| 作者 | 李新磊; 吴坤; 赵林英; 范学军
|
| 刊名 | 力学学报
 |
| 出版日期 | 2023-09-27 |
| 卷号 | 55期号:11页码:2661-2674 |
| ISSN号 | 0459-1879 |
| 关键词 | 再生冷却 变热物性 拓扑优化 流热耦合 伴随法 |
| 英文摘要 | 再生冷却作为一种主动热防护形式,被广泛应用于高超声速飞行器发动机的热防护系统.为了进一步提高再生冷却结构的换热性能,发展了考虑变热物理性质和输运性质的流热耦合拓扑优化设计方法.首先建立了流热耦合拓扑优化模型,基于连续伴随法对考虑变物性的伴随方程和灵敏度进行了推导,并利用开源计算平台OpenFOAM构建了拓扑优化求解器,耦合了滤波和投影等技术以缓解可能出现的数值问题,结合了建表-插值法对冷却剂物性和相关偏导项进行计算.随后对流热耦合结构进行了拓扑优化设计,结果表明:随着能量耗散约束值的增大,通道的拓扑结构愈加复杂,冷却通道内的流动分离和再混合现象更加显著.通过提取5种拓扑优化构型(Case 1～Case 5),对三维拓扑优化结构的流动换热特性进行了数值模拟分析,发现冷却剂的流动分离和再混合诱导产生复杂的二次涡结构,有助于激发湍动能,增强通道的局部换热性能.最终Case 3～Case 5中的拓扑优化构型相较于传统构型均起到了强化换热效果,平均努塞尔数增益百分比分别为12.6%, 16.0%和23.4%. |
| 分类号 | 二类 |
| 语种 | 中文 |
| CSCD记录号 | CSCD:7603535 |
| 资助机构 | 广东省高水平创新研究院资助项目(2020B0909010003) |
| 其他责任者 | 吴坤 |
| 源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/93660]  |
| 专题 | 力学研究所_高温气体动力学国家重点实验室 |
| 作者单位 | 1.合肥中科重明科技有限公司 2.西北工业大学机电学院 3.中国科学院大学工程科学学院 4.中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李新磊,吴坤,赵林英,等. 面向发动机再生冷却的流热耦合拓扑优化[J]. 力学学报,2023,55(11):2661-2674. |
| APA | 李新磊,吴坤,赵林英,&范学军.(2023).面向发动机再生冷却的流热耦合拓扑优化.力学学报,55(11),2661-2674. |
| MLA | 李新磊,et al."面向发动机再生冷却的流热耦合拓扑优化".力学学报 55.11(2023):2661-2674. |
入库方式： OAI收割
来源：力学研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。