留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高焓加热实验壁面催化效应分析

苗文博 史可天 欧东斌 曹占伟 艾邦成

苗文博, 史可天, 欧东斌, 等. 高焓加热实验壁面催化效应分析[J]. 实验流体力学, 2019, 33(3): 20-24. doi: 10.11729/syltlx20180177
引用本文: 苗文博, 史可天, 欧东斌, 等. 高焓加热实验壁面催化效应分析[J]. 实验流体力学, 2019, 33(3): 20-24. doi: 10.11729/syltlx20180177
Miao Wenbo, Shi Ketian, Ou Dongbin, et al. Analysis of surface recombination effect in arc-jet aero-heating test[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(3): 20-24. doi: 10.11729/syltlx20180177
Citation: Miao Wenbo, Shi Ketian, Ou Dongbin, et al. Analysis of surface recombination effect in arc-jet aero-heating test[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2019, 33(3): 20-24. doi: 10.11729/syltlx20180177

高焓加热实验壁面催化效应分析

doi: 10.11729/syltlx20180177
详细信息
    作者简介:

    苗文博(1980-), 男, 陕西宝鸡人, 博士, 研究员.研究方向:非平衡热环境模拟及气动物理研究.通信地址:北京市7201信息6分箱(100071).E-mail:tingles@126.com

    通讯作者:

    史可天, E-mail:shiketian@aliyun.com

  • 中图分类号: V211.7

Analysis of surface recombination effect in arc-jet aero-heating test

  • 摘要: 高焓地面加热实验中存在显著的壁面催化复合现象。热防护材料催化性能较低时,如果进行状态标定时不考虑壁面催化效应,将导致地面加热考核实验欠考核。基于平板加热实验,通过结构传热分析与地面实验数据对比,发展了高焓加热实验壁面催化效应分析方法。该方法可以评估加热实验状态典型热防护材料催化效应,从而为地面实验方案改进和完善提供技术支撑。通过分析发现,对于某热防护材料,催化效应使得真实受热仅为标定热流的85%左右,在采用铜制塞式热流传感器进行热流标定时,需要考虑催化效应加严考核条件,才能保证有效考核。
  • 图  1  喷管及平板结构示意图

    Figure  1.  Sketch maps of jet and flat structure

    图  2  平板背面温升曲线

    Figure  2.  Temperature profile at backside of flat plane

    图  3  平板表面热流云图

    Figure  3.  Heat flux on the flat plane

    图  4  不同焓值条件下温度响应曲线

    Figure  4.  Temperature profile under different enthalpy conditions

    图  5  不同热流条件平板温升曲线与实验测量结果对比

    Figure  5.  Comparision of temperature profiles between simulation and test

  • [1] Miao W B, Yin Y X, Nie C S, et al. Surface recombination effects on aero-heating of high enthalpy flows[R]. AIAA-2017-2196, 2017.
    [2] Goulard R J. On catalytic recombination rates in hypersonic stagnation on heat transfer[J]. Jet Propulsion, 1958, 28(11):737-745. doi: 10.2514/8.7444
    [3] Inger G R. Correlation of surface temperature effect on nonequilibrium heat transfer[J]. ARS Jour, 1962, 32:1743-1744.
    [4] Scott C D. Wall catalytic recombination and boundary conditions in non-equilibrium hypersonic flow-with applications[M]//Bertin J J, Periaux J, Ballman J. Advances in Hypersonics. Berlin: Springer, 1992.
    [5] Stewart D A, Rakich J V, Lanfranco M J. Catalytic surface experiment on the space shuttle[R]. AIAA-81-1143, 1981.
    [6] Kurotaki T. Construction of catalytic model on SiO2-based surface and application to real trajectory[R]. AIAA-2000-2366, 2000.
    [7] Kurotaki T, Ito T, Matsuzaki T. CFD evaluation of catalytic model on SiO2-based TPS in arc-heated wind tunnel[R]. AIAA-2003-155, 2003.
    [8] Park C. Measurement of ionic recombination rate of nitrogen[J]. AIAA Journal, 1968, 6(11):2090-2094. doi: 10.2514/3.4937
    [9] Halpern B, Rosner D E. Chemical energyaccommodation at catalyst surfaces[J]. J Chem Soc Faraday Trans I, 1978, 74(8):1883-1912.
    [10] Stöckle T, Winter M, Auweter-Kurtz M. Simultaneous spectroscopic and mass spectrometric investigation of surface catalytic effects in high enthalpy gas flows[R]. AIAA-1998-2845, 1998.
    [11] 高冰, 杭建, 林贞彬, 等.高温真实气体效应中催化效应对气动热影响的实验探索[J].流体力学实验与测量, 2004, 18(2):55-58. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2004.02.013

    Gao B, Hang J, Lin Z B, et al. The experiment exploration of catalyst effects onaerodynamic heat in real gas effects[J]. Experiments and Measurements in Fluid Mechanics, 2004, 18(2):55-58. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2004.02.013
    [12] 聂春生, 李宇, 黄建栋, 等.高超声速非平衡气动加热试验及数值分析研究[J].中国科学:技术科学, 2018, 48:845-852. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JEXK201808004.htm

    Nie C S, Li Y, Huang J D, et al. Test of aero heating in hypersonic non-equilibrium flow and numrical simulation study[J]. Sci Sin Tech, 2018, 48:845-852. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JEXK201808004.htm
    [13] 袁军娅, 蔡国飙, 杨红亮, 等.高焓非平衡气动热环境的试验模拟及影响[J].实验流体力学, 2012, 26(6):35-39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.06.008

    Yuan J Y, Cai G B, Yang H L, et al. Test simulation of heat environment in high enthalpy non-equilibrium flow and effects[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2012, 26(6):35-39. doi: 10.3969/j.issn.1672-9897.2012.06.008
    [14] Liou M S. A further development of the AUSM+ scheme towards robust and accurate solutions for all speeds[R]. AIAA-2003-4116, 2003.
    [15] Gnoffo P A, Gupta R N, Shinn J L. Conservation equations and physical models for hypersonic air flows in thermal and chemical non-equilibrium[R]. NASA TP-2867, 1989.
    [16] 王勖成, 邵敏.有限单元法基本原理和数值方法[M].北京:清华大学出版社, 1996.
  • 加载中
图(5)
计量
  • 文章访问数:  136
  • HTML全文浏览量:  95
  • PDF下载量:  11
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-08
  • 修回日期:  2019-03-09
  • 刊出日期:  2019-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日