流动阻力发汗冷却处打效保护暴，在高温燃1中承受很高热流密度的固体壁面，使之不被烧毁的种冷却方法。如果设计合理，发汗冷却所需要的冷却剂的量只占总流量的2左右。目前，在所有对超高热流密度壁面的冷却方法中，发汗冷却是*有效的冷却方法之，其*大冷却能力可达60，1400肘贾木文利用10以3.3数值算软件付无发汗冷。叫和有发汁冷。；的水，矩形槽逍内的湍流对流换热进行数值模拟研究1物理模沏与数学描述物理模型及坐标系统1所小。高温气体水平流过平行流道。假设进口速度均匀为饥，温度均勾为厂；主流流动是维稳态常物性湍流流动。冷却剂从位于下面的多孔壁面以均匀的速度，初始似度7流经多孔壁而进入主流冈，对壁而进汀发汗冷却；冷却剂的出口速度均匀为，温度为。其他各壁面的边界条件为绝热假设多孔结构壁面内每个局部的固体颗粒和流体温度相同处尹热平衡状态，主流气体传给多孔壁面的热量就等于冷却剂焓值的，加。　　湍流换热数化算中采用的数学模型讪常灯标准的高10，数方，榄型两梭喟基金项目国家杰出青年科学研究基金5，2561乃974年提出的岛心，1数湍流，方程榄型被广泛地应沪很多复杂条件下的流动情况。　　例如射流尾流壁面附近的流动有化学反应的流动以及带有浮升力离心力或科氏力的流动。模型的丛础是对湍流动能和扩散率的传输方程进行求解。　　而粘性耗散率在很长时间内被认为在近壁面区不需要额外的源项。但实际上对壁面附近的流动，办趋向于零，标准的模型已经不能适用，于是以出等人作标准方祝模型的丛础上在近壁面区引入方，湍流，型。从而组成两层湍流面距离。在两层模型中，在远离壁面的充分发展湍流区采用标准的高如7！1心数模型，而在近壁面粘性起主导作用的边界层采用方程湍流模型求解。根据两层；模型的定义，者的接合点位于另外也可以采用适用于粘性底层的低尺数左卞模型但是因为低以，1也数模型在近壁面区域对粘性耗散率6采用单独的方程求解，而在2无发汁冷却的水平槽道内湍流换热数值模拟利1013.3软件对无发汁冷却的水平和道2横截面880仙内维含入口段等热流边界条件的湍流对流换热，分别用标准的湍流方程模型和两层模型进行数值模拟，并将得出的结果与式35进行比较。　　采用空气为换热工质，入口温度为1压乃为10.31.经计算发现。由于，道壁热流密度不大，空气进出口温度压力变化很小，物性相差尼，所以计兑中衮用常物性假设。边界条件为上面绝热，下面为等热流冷却，假设热流密度为计，域的网格划分为方向流向采用100个网格，均匀分布；之方向高度方向采用40个对称非均匀网格。近壁血区密集。槽道心区稀疏。计算所采用的网格数经验证不会对讣算结果产生影响。迭代收敛的截至误差控制在循环迭代1000次后己收敛，计算个工况大约需要20分钟1 933河出核心运算器，392河内存。　　近壁面区随离壁面距离的变化很大。因此需要大量3.3在使目低，1心数，模型时计算稳定性很差。为了节省网格数，提高收敛速度，本文分别采用为验证本文所采用的湍流模型和计算软件的可靠性，对无发汗冷却的水平槽道内湍流对流换热进1数值摸拟，汴4己有准则关联式进行对比。　　3边界条件为面等热流加热其余面绝热时。　　对于槽道内揣流和过渡区的对流换热，6加吐价等71推荐使用下列准则关系式计算管道的平均和局部对流换热系数044时，分别利用两层，模型岛，13数，P凹皮式35计算得到的局部对流换热系数随流向的变化。　　从阁2可以看出。3尚数模。型代OiPv到的赏结果偏7；当心不只大处过渡区；kPa，=100913不同注入率下的壁面温度分布咖汩治治，C，atm=101.3kPa，Re=100914不同注入率下发汗冷却面上的局部对流换热系数分布这说明，发汗冷却过程中，不仅发汗冷却段得到很好的冷却，在发汗冷却段后面的壁面也会受到定程度的保护。发汗冷却过程中对流换热减弱的原因在于热边界层增厚，在发汗冷却壁面附近的温度梯度减小。　　汗冷却段平均壁面摩擦阻力因数相对值随注入率的变化。随着冷却气体注入量的增加，边界层显著增厚，壁面附近主流气体的速度梯度减小，因而壁面摩擦阻力因数大为减小，主流气体垂直壁面方向的速布。随着冷却气体流量的增加，壁面温度局部对流换热系数都急剧下降。在注入率为1左右时，壁面温度相对值即发汗冷却段的壁面温度与绝热段壁面温度的比值降到了20左右，局部对流换热系数相对值即发汗冷却时的局部对流换热系数与无发汗冷却时的局部对流换热系数的比值降到了50以下。当冷却气体流量很小时，发汗冷却段后面件；而当冷却气体流量比较大时，发汗冷却段后面主流气体的温度。　　由两层模型得到的计算结果也比计算关联式35得到的局部对流换热系数略大；而当办比较大时，由两层模型得到的计算结果与计算关联式35得到的局部对流换热系数吻合得很好。由此可，两层模型是个比较准确适合用于槽道内湍流换热数值计算的湍流模型，而且收敛速度快，对网格划分要求不高，稳定性强。因此，在下面对槽道内湍流换热及发汗冷却主流区的数值计算中将采用此模型。　　3发汗冷却的数值模拟数值计算的基本参数取值如下。　　主流气体入口定义注入率=；冷却气体入口0=21=在横坐标为的截面处取发汗冷却壁面的微小单元面积，则壁面上的能量守恒关系为处，紧靠壁面的第1个节点温度及壁面温度；5是第1个节点中心离壁面距离；幻是这微小通道经迭代计算后，可得到不同冷却剂注入率下槽道内的温度场速度场局部对流换热系数及摩擦阻力因数等。　　计算区域的网格划分为方向流向采用140个网格，发汗冷却前后段较为稀疏共90个网格1.51格，发汗冷却段密集共5，个网格1格；2方向高度方向前后致采用4，个对称非均匀网格，近壁面区密集，槽道中心区稀疏。计算所采用的网格数经验证已不会对计算结果产生影响。　　迭代收敛的截至误差控制在0.循环迭代1500次后已收敛，计算1个工况大约需要3，933鳕1核心运算器，392肘6内存。　　壁面摩擦阻力因数减小的速率加快。　　压降也随着增大。　　阻力因数相对值随注入率的变化由于冷却剂的注入，高温气体向壁面的传热大为减弱。注入率越大，发汗冷却效果越好。反8和01提出了如下与注入率的关联式8计算求得的办=5相对值汾汾随修正注入率775的变化曲线。　　从中可以看出，两者吻合的很好；随着注入率的±曾大，5汾。下降很快，冷却效果显著。汾5随注入率的变化与主流气体的关系不尺，汴入率在2以内时偏差小于1同时，对发汗冷却压降相对值随注入率尸的变化进行了计算。结果明发汗冷却造成卞流气体压力降。并姐着冷却剂流量的增大。主流气体轴向办=20006；两层模型办=20006；关联式8办=10091；两层模型办=10 091；又联式83结论发汗冷却过程中流气体的边界层显著，1人壁面。摩擦阻力因数大为减小。在注入率为1左右时，发汗冷却段平均壁面摩擦阻力因数相对值下降了约50.　　随若冷。啡气体流憧的增加。在发汗冷却壁而附近主流气体的温度梯度大大减小，壁面温度局部对流换热系数都迅速下降。在注入率为1左右时，壁面温度相对值降到了20左右，局部对流换热系数相对值降到了50以下。计算结果与己有关系式符合得很好，偏差小于1冷却气体的注入会引起主流气体轴向玉力冷却传热过程的数值模拟刀。推进技术，1999，2041721.