预旋结构对空间布雷顿循环涡轮盘表面换热特性的影响

摘要

针对空间核动力航天器涡轮盘表面温度过高和温度梯度较大的情况,提出了一种预旋涡轮盘冷却结构。采用数值模拟的方法对比分析了有无预旋2种冷却结构下的涡轮盘表面换热特性,研究了旋转雷诺数对换热效果的影响。计算结果表明:与无预旋结构相比,预旋结构可以有效地提高氦氙冷却气流与涡轮盘的对流换热系数,降低其表面最高温度和温度梯度,最高温降可达63.1 K。随着旋转雷诺数增大,涡轮盘表面最高温度降低,轮盘表面平均换热系数增大,采用预旋结构的表面平均换热系数比无预旋结构增大13.4%。