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作者：黄浩然;胡峥;常云龙;袁卫星;杨波;
单位：北京航空航天大学航空科学与工程学院;
摘要：研发高功重比燃油-滑油换热器已成为现代高性能作战飞机热管理系统的迫切需求。本文提出了一种正弦波纹微通道结构，有望大幅提升燃油-滑油换热器功重比。对水力直径0.5 mm的波纹形微通道换热单元进行三维建模以开展CFD仿真研究，在经过网格无关性验证和数值模型可靠性验证后，针对波纹形微通道强化传热机理以及通道几何结构的影响规律进行细致分析。研究发现，波纹形微通道结构能够周期性破坏热边界层发展过程，产生场协同效应，并形成横向的迪恩涡，从而显著强化对流传热。另外，还发现局部传热和阻力特性均表现出沿程波动的特征，其波动频率是通道几何波形频率的2倍。尽管波纹形微通道的局部传热性能有沿程衰减的趋势，但总体的传热性能仍显著高于常规的平直微通道，且通道波幅越大、波长越小则强化传热效应越显著。基于仿真结果指导，设计制造了一个十层板片的燃油-滑油换热器，并进行了换热性能实验。由实验结果可知，当燃油进口温度为50.7℃、滑油进口温度为169.7℃，燃油和滑油在波纹形微通道入口的流速均为1.5 m/s时，将燃油和滑油板片数量增加至60层后，整体换热器的功重比可达20.47 kW/kg。
关键词：燃油-滑油换热器;;功重比;;波纹形微通道;;强化传热;;场协同
基金资助：国家科技重大专项(J2019-Ⅲ-0021-0065)~~
