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Estudio numérico sobre la región de baja temperatura como sumidero de calor y su capacidad de disipación de calor para vehículos hipersónicos

Autores: Jiang, Xinying; Liu, Meng; Wu, Hao; Zheng, Yonggui; Zhuang, Junjun

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Estudio numérico sobre la región de baja temperatura como sumidero de calor y su capacidad de disipación de calor para vehículos hipersónicos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Sistema de protección térmica
Vehículos hipersónicos
Disipador de calor
Distribución de temperatura en la pared
Números de Mach
Disipación de calor

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 27

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las investigaciones se han centrado en el sistema de protección térmica (TPS) de vehículos hipersónicos bajo un intenso calor aerodinámico. Según la segunda ley de la termodinámica, la transferencia de calor necesita consumir un sumidero de calor, pero la energía fría proporcionada por el sumidero de calor en vuelo es limitada. Por lo tanto, es necesario explorar nuevos sumideros de calor disponibles durante el crucero hipersónico. Este documento calculó numéricamente la distribución de temperatura de la pared del vehículo hipersónico X-51A con diferentes números de Mach, altitudes y ángulos de ataque utilizando ANSYS Fluent 19.0. Se propuso un parámetro adimensional, el coeficiente de temperatura relativa, para caracterizar el valor relativo de la temperatura local de la pared en todo el rango de temperatura de la pared. Se resumieron la regularidad de la distribución y los factores que influyen en la temperatura de la pared. La región de baja temperatura, que se ve menos afectada por las condiciones de vuelo, se dividió como el sumidero de calor y se estudiaron su capacidad de disipación de calor y características. El ángulo de ataque tiene una gran influencia en la distribución de temperatura. En la vista XY, el lado trasero de la superficie de sotavento es el menos afectado por las condiciones de vuelo y su es menor que 0.2, lo que puede utilizarse como una región de baja temperatura. Tomando esta región como un sumidero de calor para disipar calor, se encontró que el del nuevo sumidero de calor es de 30 kW/m a Ma 3, 90 kW/m a Ma 4 y 200 kW/m a Ma 5. El aumenta considerablemente con el aumento del número de Mach, y el coeficiente de transferencia de calor por convección también aumenta. Al mismo tiempo, el disminuye con el aumento del número de Mach. La exploración de la región de baja temperatura como sumidero de calor tiene una referencia importante para reducir la dependencia de sumideros de calor consumibles y aliviar la escasez de energía del vehículo hipersónico.

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