The invention relates to a bulging cooling structure for cooling convergent section, expansion section and side wall of a binary nozzle. The invention designs a cooling structure containing a drum, which punches out a plurality of drums on the upper insulating pad, opens impact holes at the top of the drum, forms a trapezoidal air collecting cavity between the drum and the lower insulating pad, and the lower insulating pad on the right side of the bottom of the drum is provided with air film holes; the upper insulating pad and the lower insulating pad are connected by welding. When the cooling gas passes through the ladle, the convective heat transfer on the side of the cooling gas is enhanced because of the disturbing effect of the drum. The cooling gas flows into the trapezoidal gas collector from the impact hole on the drum and forms an impact cooling to the lower insulating gasket. The air film is formed on the surface to protect the lower heat insulation liner. The cooling efficiency of the structure is high, the influence of the primary and secondary flow pressure ratio is small, and the distribution of the downstream and axial temperature of the cooling structure is uniform.
【技术实现步骤摘要】
一种用于二元喷管的鼓包式冷却结构
本专利技术涉及一种二元喷管上用于收敛段、扩张段及侧壁壁面冷却的鼓包式高效冷却结构。
技术介绍
随着航空技术的不断发展,先进发动机对二元喷管的需求日益迫切。相较于轴对称喷管,二元喷管需要冷却的面积更大,而发动机提供的冷却气体却更少,为了使二元喷管壁面温度低于选材的长期使用温度,需要设计高效的冷却结构,保证二元喷管安全、可靠工作。在以往轴对称喷管的设计中,冷却方式均较为简单,冷却效率不高。一种方式是在喷管壁面和隔热屏之间形成如图1所示的冷却通道,换热方式为对流换热。另外一种冷却方式为如图2所示的常规气膜冷却方式,相比于第一种冷却方式,在隔热屏上开设了斜孔,除了对流换热外,冷却气还可从气膜孔中流出,在隔热屏壁面上形成冷却气膜。这种冷却结构的冷却效果受主次流压比变化的影响较大,在实际应用中,喷管主次流的参数变化范围较大,这种结构不能保证绝大部分壁面的有效冷却。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是设计一种冷却结构,该结构能解决二元喷管冷却面积大、可用冷却气少的问题,能适应喷管内沿程的压力梯度,气流从亚音、跨音到超音的特点,实现喷管热壁面的高效冷却,保证喷管安全、可靠工作。技术方案本专利技术的设计思想是将隔热屏分为上隔热屏和下隔热屏,上下隔热屏上形成鼓包,利用鼓包形成的集气腔对次流减速增压,减小次流沿法向的速度,使次流从气膜孔流出后能贴壁流动。次流首先经过冲击孔,对下隔热屏形成冲击冷却;而后次流在空腔内分离,强化了与下隔热屏的换热。当次流从下隔热屏流出时,由于法向动量较小,次流能在下隔热屏表面上形成贴壁流动,将隔热屏与高温燃气隔 ...
【技术保护点】
1.一种用于二元喷管的鼓包式冷却结构,包括下隔热衬垫(1)、上隔热衬垫(2);其特征在于:在上隔热衬垫(2)冲压出多个鼓包(4),鼓包顶端开有冲击孔(3),鼓包(4)与下隔热衬垫(1)构成梯形集气腔(6),鼓包(4)底部右侧的下隔热衬垫(1)开有气膜孔(5);上隔热衬垫(2)和下隔热衬垫(1)通过焊接连接;冷却气经过鼓包(4)时,由于鼓包(4)的扰流作用,增强了冷气侧的对流换热,冷却气从鼓包(4)上的冲击孔(3)流入梯形集气腔(6)内,对下隔热衬垫(1)形成冲击冷却;冷却气在梯形集气腔(6)内减速增压后,从气膜孔(5)流出汇入热流,在下隔热衬垫(1)内表面形成气膜,对下隔热衬垫(1)形成保护。
【技术特征摘要】
1.一种用于二元喷管的鼓包式冷却结构,包括下隔热衬垫(1)、上隔热衬垫(2);其特征在于:在上隔热衬垫(2)冲压出多个鼓包(4),鼓包顶端开有冲击孔(3),鼓包(4)与下隔热衬垫(1)构成梯形集气腔(6),鼓包(4)底部右侧的下隔热衬垫(1)开有气膜孔(5);上隔热衬垫(2)和下隔热衬垫(1)通过焊接连接;冷却气经过鼓包(4)时,由于鼓包(4)的扰流作...
【专利技术属性】
技术研发人员:廖华琳,马钊,朱川,母鸿瑞,李晓明,于进涛,罗斌,罗红飞,胡金龙,
申请(专利权)人:中国航发四川燃气涡轮研究院,
类型:发明
国别省市:四川,51
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