题目：外涵引气冷却加力喷油杆流动与换热特性研究

随着高性能发动机系统的发展，涡轮前温度越来越高，相应的加力燃烧室进口温度越来越高。加力燃烧室进口的温度由1970年的700K～900K，增加到了现在的1200K～1350K。这么高的温度超出了现有喷油杆材料所能承受的极限；同时，高温还伴随有燃油沸腾和结焦阻塞等问题，给供油、燃油雾化及燃烧带来不利影响。因此,必须控制喷油杆的温度。课题所研究的外涵引气冷却加力喷油杆的设计方案就是针对这一要求而提出的。这种新型喷油杆采用双层壁结构，外为冷却套，内为双油杆。两者之间形成冷却气通道，由外涵引入的气流在通道内流过，对喷油杆进行冷却。本文设计了8种不同尺寸的冷却套，组成了8种新型喷油杆结构方案。在模拟真实工况下，对其进行了流动和换热的实验研究和数值模拟研究。选择了最优的结构尺寸方案。针对最优方案，数值模拟了其在飞行包线内的流动和换热性能。模拟实验中研究了冷却套管内部流动特性，新型喷油杆进排气口结构对引气的影响及新型喷油杆冷却特性。这些特性由流阻系数、质量流量、温度系数及冷却系数来表示。实验工况下，数值模拟新型喷油杆流动与换热特性结果与实验结果相吻合。可得数值计算在飞行工况下所得的新型喷油杆流动和换热计算结果具有较强的可信度。结果表明，该结构的双层喷油杆可以有效引气和降温，使得喷油杆在高温的加力燃烧室内正常工作。