克努森数对微尺度相似流动特性影响的实验-论文.pdf

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1、第29卷第8期航空动力学报Vo1．29NO．82014年8月JournalofAerospacePowerAug．2014文章编号：1000—8055(2014)08—1782—07doi：10．13224／j．cnki．jasp．2014．08．004克努森数对微尺度相似流动特性影响的实验郑杰，朱惠人，郭涛，孟通，吴阿赛，路宏康(西北工业大学动力与能源学院，西安710072)摘要：为了研究克努森数(Kn)对微尺度相似流动特性的影响，选取理论孑L径分别为0．3574mm的小孔和3．6Film的相似放大孔实验件，并保证相同的长径比．在

2、相同的雷诺数(Re)下对孔的Kn相同和不同的情况进行实验研究，计算孔的流量系数并进行分析比较．结果表明：在相同的Re下，d,TL与相似放大孔在Kn相同时，两者流量系数吻合性很好；在Kn不同时，小孔和相似放大孔流量系数不同．因此在采用相似放大模型研究微尺度结构的流动特性时，必须保证相似放大件和微尺度原件Kn相同．关键词：微尺度；克努森数；雷诺数；相似原理；流量系数中图分类号：V231．1文献标志码：AExperimentoneffectofKnudsennumberonmicro—scalesimilarityflowcharacte

3、risticsZHENGJie，ZHUHui—ren，GU0Tao，MENGTong，WUA—sai。LUHong—kang(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：InordertoinvestigatetheeffectofKnudsennumber(K)onthemicro—scalesimilarityflowcharacteristics，amicro—scaleholeandanothers

4、imilarscaling—upholewithsamelength—to—diameterratiowerechosen。withtheirtheroeticalhole’diametersof0．3574mmand3．6mm，respectively．AttheconstantReynoldsnumber(RP)，differentKnwerechosentoanalyzethedischargecoefficientsofthesetwoholes．ResultsshowsthatatthesameRe，thedischarg

5、ecoefficientsofthetwoholesareingoodagreementwitheachotherwhiletheKnofthesetwoholes，however，thedischargecoefficientsdon’tmaintainthesamewhentheKnaredifferent．Asaconclusion，itisnecessarytoensuretheKnofthesimilarscaling——upcouponisthesamewiththemicro——scalecouponwhensimil

6、arscaling——upmodelisusedtoinvestigatemicro—scaleflowcharacteristics．Keywords：micro—scale；Knudsennumber；Reynoldsnumber；similarityprinciple；dischargecoefficients涡轮是航空燃气涡轮发动机(以下简称航空度已大大超过材料本身的耐热温度极限，因此对发动机)的重要部件之一，提高涡轮进口温度是一航空发动机中的高温部件必须采取有效的冷却措种既可以增加发动机推力，又可以提高发动机效施，从而保证

7、航空发动机高效安全的工作，而目前率的有效方式，但是高性能航空发动机的燃气温大多数的冷却结构的研究都是基于毫米或者相似收稿日期：2013—09—04基金项目：国家重点基础研究发展计划(2013CB035702)作者简介：郑杰(1987一)，男，甘肃平凉人，博士生，主要从事航空发动机高温部件的强化换热以及微尺度流动与换热领域的研究航空动力学报第29卷OO．85O．O．8OO—·一d=0．3574mm，Kn=1．43x10-5O．75Od=0．3574mm【．Kn=1．32x1—1～0．3574mm，Kn=1．14xloI——d=0．35

8、74mm．Kn=1．05x1旷5O0．70——+一O．35mmKn-~9．73XlO_6—_．卜_d=0．3574mm，Kn=8．58x10_60．65O200040006000800010000ReRPfa1(a】OO．900O．8