● 摘要
为解决未来航空发动机高温部件的冷却难题，飞行器自带的碳氢燃料在喷入燃料室燃烧前将首先作为冷源用来冷却从高压压气机中引出的冷却空气（即CCA技术），但在冷却冷却空气的同时，燃料会被加热到高温高压状态，进而引发一系列的不同于传统流动换热的新问题。高温高压热物性参数基础数据的获得对于研究碳氢燃料流动换热以及建立工程应用模型有着极其重大的意义。导热系数作为流体热物性的基本参数之一在工程应用中占有重要地位，其表征流体的热传导能力。在换热器的设计、热力过程工作介质的选择中，导热系数是重要的设计与选择依据。目前碳氢燃料导热系数的测量国内尚属空白，因此研究如何快速有效的测量碳氢燃料的导热系数有着非常重要的实用意义。本文根据热力学、流体力学中的基础理论知识提出了高温高压下碳氢燃料导热系数的测量方法，同时分析了测量中的难点及其解决方法，研制并设计加工了导热系数瞬态热线测试装置，并采用学界公认的校验物质甲苯对其进行校验，校验结果良好。最后以国产航空煤油RP-3为对象，测量了其在压力为0.1-5MPa，温度为295K-430K的导热系数值，填补了国内高温高压下碳氢燃料基础数据的空白。通过误差分析，瞬态热线法的测量平均误差为0.374%。并且针对热线法在高温测量中的局限性，运用传热学基础知识，创造性地提出了流动法测量导热系数，通过误差分析，流动法的误差为1.21%，通过对低温下的RP-3进行验证，证实该方法的可行性。最后本文对更高温度下流动法测导热系数进行了探索与展望。