Simulación de la formación de escarcha por convección forzada en haces de microtúbulos a ultra-baja temperatura
Autores: Mi, Youzhi; Liu, Meng; Wu, Hao; Wang, Jun; Zhao, Ruikai
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación de la formación de escarcha por convección forzada en haces de microtúbulos a ultra-baja temperatura
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Vehículos hipersónicos
Investigación
Motor
Helada del precalentador
Intercambio de calor
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos hipersónicos son un área importante de investigación en el campo aeroespacial hoy en día. Uno de los problemas importantes es la potencia del motor. Para lograr velocidades de vuelo de gran envergadura, un enfoque más eficiente es utilizar sistemas de potencia combinados. Sin embargo, puede ocurrir el problema de la formación de hielo en el precalentador en aplicaciones de motores combinados. El flujo en el precalentador es extremadamente complejo. Fuera del tubo está el aire húmedo a alta temperatura que entra por la toma de aire del motor, y el enfriamiento del tubo es el medio de enfriamiento a ultra baja temperatura. La formación de hielo no solo aumenta la resistencia al intercambio de calor del precalentador durante la operación y afecta el rendimiento del intercambio de calor del precalentador, sino que también causa una gran pérdida de presión total, lo que resulta en una degradación del rendimiento del motor. Hay una falta de investigación sobre la ley de formación de hielo del precalentador bajo diferentes parámetros. Por lo tanto, es necesario realizar un estudio de cálculo numérico correspondiente sobre la formación de hielo en el precalentador y explorar la influencia de varios factores en la formación de hielo. En este documento, se establece un modelo matemático de formación de hielo (escarcha) para el fenómeno de escarchado que puede ocurrir durante la operación del precalentador. Además, el principio de transferencia de calor y masa en el proceso de formación de hielo se describe mediante el modelo matemático, y se explora la influencia de diferentes parámetros en los parámetros de escarchado utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se calculó la ley de formación de hielo en el haz de tubos bajo diferentes parámetros, y se obtuvieron las leyes de variación de la morfología de la capa de escarcha y la caída de presión del aire húmedo. Se calcularon las leyes de formación de hielo en el haz de tubos bajo diferentes parámetros y los cambios en el patrón de la capa de escarcha y la caída de presión del aire húmedo cuando se cambiaba cada parámetro, lo que puede proporcionar orientación para el diseño y la aplicación de precalentadores en el futuro.
Descripción
Los vehículos hipersónicos son un área importante de investigación en el campo aeroespacial hoy en día. Uno de los problemas importantes es la potencia del motor. Para lograr velocidades de vuelo de gran envergadura, un enfoque más eficiente es utilizar sistemas de potencia combinados. Sin embargo, puede ocurrir el problema de la formación de hielo en el precalentador en aplicaciones de motores combinados. El flujo en el precalentador es extremadamente complejo. Fuera del tubo está el aire húmedo a alta temperatura que entra por la toma de aire del motor, y el enfriamiento del tubo es el medio de enfriamiento a ultra baja temperatura. La formación de hielo no solo aumenta la resistencia al intercambio de calor del precalentador durante la operación y afecta el rendimiento del intercambio de calor del precalentador, sino que también causa una gran pérdida de presión total, lo que resulta en una degradación del rendimiento del motor. Hay una falta de investigación sobre la ley de formación de hielo del precalentador bajo diferentes parámetros. Por lo tanto, es necesario realizar un estudio de cálculo numérico correspondiente sobre la formación de hielo en el precalentador y explorar la influencia de varios factores en la formación de hielo. En este documento, se establece un modelo matemático de formación de hielo (escarcha) para el fenómeno de escarchado que puede ocurrir durante la operación del precalentador. Además, el principio de transferencia de calor y masa en el proceso de formación de hielo se describe mediante el modelo matemático, y se explora la influencia de diferentes parámetros en los parámetros de escarchado utilizando el método de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se calculó la ley de formación de hielo en el haz de tubos bajo diferentes parámetros, y se obtuvieron las leyes de variación de la morfología de la capa de escarcha y la caída de presión del aire húmedo. Se calcularon las leyes de formación de hielo en el haz de tubos bajo diferentes parámetros y los cambios en el patrón de la capa de escarcha y la caída de presión del aire húmedo cuando se cambiaba cada parámetro, lo que puede proporcionar orientación para el diseño y la aplicación de precalentadores en el futuro.