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发动机舱的热仿真与热分析

作　者: 康芹
导　师: 李世武
学　校: 西北工业大学
专　业: 工程热物理
关键词: 发动机舱 热网络法 SINDA/FLUINT
分类号: V223
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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引　用: 4次
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内容摘要


在各类发动机中，高温燃气以热辐射及对流换热的形式向燃烧室内壁、涡轮叶片等部件传热，而发动机内各部件又以导热、辐射等形式换热，换热情况非常复杂。发动机整体温度分布影响到发动机的可靠性，因此发动机总体温度分布是设计发动机时的重要依据。发动机舱温度场的计算是根据发动机内外热状况及热控制措施来确定发动机舱各部分的温度变化规律，为控制及冷却方案的优化提供可靠的理论依据。 发动机舱所涉及的部件较多，系统布局复杂，而且涉及到了导热、对流换热和辐射换热等全部换热方式。由于系统组成结构的复杂性、换热方式的多样性以及换热方式的耦合性，使确定系统各元件温度分布的工作具有相当的复杂性和难度。当对研究的对象，即系统的换热模拟计算结果精度要求不是非常高的情况下，尤其是对于工程换热模拟问题，采用热网络法、流体网络方法以及该方法对应的计算机模拟计算平台来确定系统的温度分布，是值得推荐的，国际上在航天领域如空间站、航天飞机、飞行器等主要采用热网络法来确定系统的温度分布。 本文应用该方法在SINDA／FLUENT软件平台对某发动机舱进行热仿真，并根据所得的数据对发动机舱各部件受热后对工作性能的影响进行分析，对非耐热部件的热防护与热控进行分析与设计，在此基础上提出了表面抛光、加隔热层等方案进行优化，使发动机各个部件能够在比较理想的环境下工作。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 发展现状  8-9
  1.3 研究内容  9-11
第二章 热网络法及流体网络理论  11-22
  2.1 热网络法简介  11-12
  2.2 非稳态系统的热网络法计算原理  12-14
  2.3 稳态系统的热网络法计算原理  14-15
  2.4 流体网络理论简介  15-17
    2.4.1 相关概念  16
    2.4.2 流体网络的特点  16-17
  2.5 流体网络法计算原理  17-22
    2.5.1 流体网络基本参数  18-19
    2.5.2 直流流体网络  19-20
    2.5.3 交流流体网络  20-22
第三章 SINDA/FLUINT软件介绍  22-29
  3.1 核心求解器SINDA/FLUINT  22-24
    3.1.1 SINDA软件  22-23
    3.1.2 FLUINT软件  23-24
  3.2 前后处理器SinapsPlus  24-25
  3.3 前后处理器Therma1Desktop  25-27
    3.3.1 热辐射分析软件RadCAD  26
    3.3.2 流动分析模块FloCAD  26-27
  3.4 绘图工具软件EZ-XY Plotter  27
  3.5 软件功能和特点  27-29
第四章 发动机舱的结构和热分析的意义  29-35
  4.1 发动机舱的结构  29-31
  4.2 发动机舱热分析的意义  31-32
  4.3 发动机舱热分析方法  32-35
第五章 发动机舱的热仿真  35-52
  5.1 典型算例(验证软件的可用性)  35-41
    5.1.1 非稳态导热及对流  35-36
    5.1.2 高温热管换热器强化传热及结构优化模拟研究  36-39
    5.1.3 关于辐射与对流耦合的仿真算例  39-41
    5.1.4 小结  41
  5.2 发动机舱热仿真的已知条件  41-44
  5.3 发动机舱的热模拟  44-48
    5.3.1 数学模型  44-45
    5.3.2 热仿真模型  45-48
  5.4 发动机舱热模拟的结果及分析  48-52
    5.4.1 热仿真结果  48-50
    5.4.2 分析  50-52
第六章 发动机舱的热分析  52-57
  6.1 发动机舱热模拟结果对发动机舱热环境改进的作用  52
  6.2 发动机舱热环境的布局改进思路  52-54
    6.2.1 加隔热层  52-53
    6.2.2 表面抛光  53-54
  6.3 发动机舱布局改进的热模拟效果  54-55
  6.4 不同工作环境下该发动机舱各部分的温度分布  55-57
    6.4.1 环境温度不同  55-56
    6.4.2 不考虑辐射换热  56-57
第七章 结论与展望  57-60
  7.1 发动机舱热模拟的结论  57-58
  7.2 发动机舱热分析结论  58
  7.3 发动机舱布局改进的结论  58-59
  7.4 展望  59-60
参考文献  60-62
攻读硕士学位期间所发表的论文  62-63
致谢  63-64

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 飞机构造与设计 > 机身、座舱
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