一种折流冷却装置及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115898707A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211227213.9(22)申请日2022.10.09(66)本国优先权数据202210371618.32022.04.11CN(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路(72)发明人朱惠人徐志鹏刘旭阳张丽刘存良许卫疆(74)专利代理机构西安凯多思知识产权代理事务所(普通合伙)61290专利代理师云燕春(51)Int.Cl.F02K9/97(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种折流冷却装置及应用(57)摘要本发明一种折流冷却装置及应用，属于航空发动机领域；包括热侧平板、折流板、外侧盖板、中空扰流柱、折流前板和折流尾板，折流板与外侧盖板之间构成冷气通道，所述热侧平板位于高温燃气通道一侧；热侧平板和折流板之间设置有若干中空扰流柱，形成含中空扰流柱的中间通道；折流前板封装于折流板与外侧盖板的前端，折流尾板封装于热侧平板与外侧盖板的尾端，形成半封闭空间；冷却气进入中间通道形成冷却气流，经过若干中空扰流柱后在折流尾板处折返，形成反向折流通入冷气通道，最后经所述中空扰流柱内的中空孔流入高温燃气通道，在热侧平板内壁形成贴附壁面的冷却气膜。本发明由于冷气的折流，让整个冷却结构温度均匀，减小了内部的热应力。CN115898707ACN115898707A权利要求书1/1页1.一种折流冷却装置，其特征在于：包括热侧平板、折流板、外侧盖板、中空扰流柱、折流前板和折流尾板，所述折流板与外侧盖板之间构成冷气通道，所述热侧平板位于高温燃气通道一侧；所述热侧平板和折流板之间设置有若干中空扰流柱，形成含中空扰流柱的中间通道；所述折流前板封装于折流板与外侧盖板的前端，所述折流尾板封装于热侧平板与外侧盖板的尾端，形成半封闭空间；冷却气进入中间通道形成冷却气流，经过若干中空扰流柱后在折流尾板处折返，形成反向折流通入冷气通道，最后经所述中空扰流柱内的中空孔流入高温燃气通道，在热侧平板内壁形成贴附壁面的冷却气膜。2.根据权利要求1所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空扰流柱为错排布置。3.根据权利要求1所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空扰流柱与中间通道的气流方向成30‑90°倾角。4.根据权利要求1所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空孔孔径Di在0.5‑5mm之间。5.根据权利要求4所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空孔的展向孔间距P和流向孔间距S为3‑10倍中空孔径Di，所述中空孔在流向上呈正菱形分布。6.根据权利要求4所述折流冷却装置，其特征在于：所述热侧平板和折流板所形成通道的平均高度H在1‑10倍的中空孔径Di内。7.根据权利要求4所述折流冷却装置，其特征在于：所述折流板与外侧盖板形成外冷气通道平均高度V在1‑10倍的中空孔径Di内。8.根据权利要求1所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空扰流柱的截面形状为圆形、椭圆形、水滴形或双曲形。9.根据权利要求8所述折流冷却装置，其特征在于：所述中空扰流柱的中空孔截面与中空扰流柱的径向截面形状一致。10.一种采用权利要求1‑9任一项所述折流冷却装置的发动机喷管，其特征在于：包括折流冷却装置，所述折流冷却装置安装于发动机喷管扩张段，通过过渡波纹连接在加力燃烧室单层波纹板上；所述折流冷却装置的折流板与外侧盖板构成冷气通道，所述热侧平板构成喷管内壁面；所述冷气通道的前端为封闭结构，热侧平板与外侧盖板的尾端为封闭结构；来自加力燃烧室外涵的冷却气经喷管收敛段进入折流冷却装置，经折流冷却装置折返导出，并在热侧平板内壁形成贴附壁面的冷却气膜。2CN115898707A说明书1/4页一种折流冷却装置及应用技术领域[0001]本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种折流冷却装置及应用。背景技术[0002]军用战机在短距起飞以及快速机动时，在发动机最大油门开度之外，往往通过加力燃烧来获得额外推力。由于加力燃烧室空间有限，还在燃烧的燃气以斜冲击形式作用在发动机收敛段喷管壁上，容易造成燃气倒灌。研究表明，此时尾喷管的燃气温度将高达2000K以上。此外，发动机喷管入口到出口压力梯度较大，扩张段燃气压力低，冷却气通常高速流出喷管隔热屏，如果没有合理组织冷气流动，不仅不能对喷管壁面形成有效的热防护，还容易加剧收敛段倒灌现象的发生。[0003]冲击双层壁气膜冷却技术是现代发动机高温部件先进冷却方式之一，在冷气形成气膜之前，能够充分利用冲击换热系数高的优点，达到局部强化换热的效果。现有文献对比了新型冲击/发散冷却层板隔热屏冷却性能，论证其应用于加力燃烧室的可行性，与波纹板隔热屏和单层平板隔热屏进行了相同工况的对比分析，结果表明冲击/发散冷却层板隔热屏具有