[发明专利]带有自适应结构的并联通道

说明书

本发明公开了带有自适应结构的并联通道，包括多个平行且间隔设置的冷却通道，其中，沿它们的流向方向上，任意相邻的两个冷却通道间均设置有自适应结构，以使冷却通道内的流体相联通。该带有自适应结构的并联通道，减小了平行通道的流量分配不均匀，并能实现多模态热环境条件下的通道流量分配的自适应调整。

技术领域

本发明属于换热器技术领域，具体涉及带有自适应结构的并联通道。

背景技术

平行通道的流量分配均匀性对传统换热器的换热效率及能量利用率有着十分重要的影响，而在实际再生冷却的航天发动机的工程应用中，由于采用热物性变化剧烈的超临界碳氢燃料作为冷却介质，冷却通道间的流量分配不均匀性会由于冷却剂的物性变化而加剧。而且在超燃发动机、组合动力循环发动机的壁面存在极不均匀的热负荷分布特点，超临界碳氢燃料的热物性特点造成平行通道的流量分配规律与壁面热负荷分布规律恰好相反，高热流区对应小质量流量区域，很容易造成局部高温超限，直接导致发动机损毁。

目前常见的平行冷却通道布局方式有U型、Z型、I型、C型等，在航天发动机的再生冷却系统中，受到相对位置和结构布局等因素的限制，常采用I型布局。关于优化换热器通道内分配均匀的研究很多，像文献《A control method for hydrocarbon fuel flowdistribution based on variable channel sectional area designundersupercritical pressure》，研究了在垂直方向上改变通道高度从而实现改变通道截面积，可实现通道间流量分配的控制。像专利《201710147305.9》通过改变集液腔及通道渐变系数来实现圆周分布的平行冷却通道间的流量分配控制。但现有技术不能同时满足流场影响最小化的同时适应宽范围变化的热负荷条件下流量分配的控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种减小了平行通道的流量分配不均匀，并能实现多模态热环境条件下的通道流量分配的自适应调整的带有自适应结构的并联通道。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，带有自适应结构的并联通道，包括多个平行且间隔设置的冷却通道，其中，沿它们的流向方向上，任意相邻的两个冷却通道间均设置有自适应结构，以使冷却通道内的流体相联通。

进一步地，该自适应结构的设置位置满足如下条件：根据工况的热环境，在冷却通道内的流体密度变化率大的位置处布置。

进一步地，该自适应结构为联通通孔。

进一步地，该联通通孔的内径小于冷却通道的内径。

本发明还公开了一种发动机再生冷却系统，包括上述的带有自适应结构的并联通道。

进一步地，该自适应结构的设置位置满足如下条件：在发动机只有一个工作模态时，根据工况的热环境，在冷却通道内的流体密度变化率大的位置处布置；在发动机有多个工作模态时，在各个工况下，在冷却通道内的流体密度变化率大的位置处均布置。

本发明带有自适应结构的并联通道具有如下优点：在不改变冷却通道宽度的条件下，减小了通道加工难度，减小了平行通道的流量分配不均匀，并能实现多模态热环境条件下的通道流量分配的自适应调整。使冷却区域的温度分布趋于均匀，从而避免由于热应力导致的部件失效。

附图说明

图1是本发明带有自适应结构的并联通道的平面投影图。

图2为本发明中改变单个自适应结构位置时的流量分配结果图；

图3为本发明中改变自适应结构数目的流量分配结果图；

其中：1.冷却通道；2.自适应结构。

具体实施方式