3D打印矩形粗糙通道内火箭煤油流动换热特性试验方法研究

V19; 为探究3D打印再生冷却通道在液体火箭发动机推力室中的替代应用特性,研制了具有不同内表面粗糙度的正弦波纹结构3D打印304不锈钢矩形通道.内截面名义尺寸为2.0 mm× 2.0 mm,设计粗糙度分别为6.3、25.0、100.0 μm,实际粗糙度Ra分别为11.88、12.70、17.53μm,通过将高温电阻率法和像素法相结合获得了3D打印通道的实际内径和壁厚,修正了火箭煤油流动换热的内壁温和热流密度,建立了3 D打印粗糙通道内火箭煤油流动换热特性试验研究方法.试验参数如下:压力处于15～20 MPa范围、质量流速在12 450～24 900 kg·m-2·s-1之间、热流密度为5～1...

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Published in西安交通大学学报 Vol. 59; no. 1; pp. 47 - 67
Main Authors 刘朝晖, 彭乐钦, 李沛奇, 杨宝娥, 王玫
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,710049,西安%西安航天动力研究所航天液体动力全国重点实验室,710100,西安 2025
Subjects
rocket kerosene
roughness
粗糙度
rectangle channel
矩形通道
3D打印
heat transfer
流动换热
3D printing
火箭煤油
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ISSN0253-987X
DOI10.7652/xjtuxb202501005

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Summary:V19; 为探究3D打印再生冷却通道在液体火箭发动机推力室中的替代应用特性,研制了具有不同内表面粗糙度的正弦波纹结构3D打印304不锈钢矩形通道.内截面名义尺寸为2.0 mm× 2.0 mm,设计粗糙度分别为6.3、25.0、100.0 μm,实际粗糙度Ra分别为11.88、12.70、17.53μm,通过将高温电阻率法和像素法相结合获得了3D打印通道的实际内径和壁厚,修正了火箭煤油流动换热的内壁温和热流密度,建立了3 D打印粗糙通道内火箭煤油流动换热特性试验研究方法.试验参数如下:压力处于15～20 MPa范围、质量流速在12 450～24 900 kg·m-2·s-1之间、热流密度为5～15 M W·m-2、流体温度为-150 ℃.研究结果表明:火箭煤油流动换热特性受到热流密度、流体温度和质量流速的影响;流体温度处于50～135 ℃范围内,换热系数增加约25％～33％;热流密度处于5.0～15.0 MW·m-2范围内,换热系数增加了8.3％;质量流速为12 450～24 900 kg·m-2·s-1范围内,换热系数增加了60.2％.粗糙度增加对火箭煤油流动换热起到强化作用,粗糙度从11.88 μm增加到17.53 μm时,换热强化幅度超过20％以上.该研究可为3D打印通道在火箭发动机推力室中的替代应用提供参考.
ISSN:0253-987X
DOI:10.7652/xjtuxb202501005