超临界碳氢燃料在圆/矩形管内流动传热数值研究

针对火箭发动机的再生循环冷却过程,研究了超临界压力下碳氢燃料在圆形和矩形冷却通道内的流动和传热特性。采用RNGk-ε湍流模型结合增强壁面处理方法,通过数值模拟分析了在非对称受热(上壁面加热)情况下流体的速度场、温度场,考察了由传热恶化和热传导共同作用引起的热流异常传递,并得到了两种冷却通道内流体的速度、温度、对流换热系数以及Nusselt数的变化规律。结果发现,近壁面流体率先达到拟临界温度,流体物性参数剧烈变化出现零速度梯度区,导致了传热恶化和“M”形速度等值线;超临界压力下,在z> 280 mm后圆形冷却通道的冷却效果优于矩形。