热环境试验中的空气射流降温规律数值模拟研究

摘要

新型飞行器在特定飞行阶段中可能经历快速降温过程,该过程对飞行器结构的影响较大,必须在地面采用合适的降温方法实现对该过程的准确模拟.本文分析了空气主动降温模拟过程的特点和要求,建立了空气射流降温模拟过程的数学模型,研究降温速率的影响因素.单喷嘴空气射流的热流密度在壁面非分布极不均匀，关于射流滞止点呈单峰值分布，在滞止点热流密度最大，并随着与滞止点距离的增大而迅速减小。在空气射流中主流对周围空气卷吸作用而导致动量损失，壁面的换热随喷嘴高度增加而减小，提高喷嘴出口射流速度可以强化壁面换热，试验件温度越高，其空气射流降温换热效果越强烈，从这个方面验证了温差越大，换热越剧烈。根据数值模拟的相关规律，后续将继续开展关于试验验证的相关研究，为热环境中的降温模拟试验技术提供试验支撑。