Untersuchung des Einflusses von Rauheit innerhalb von Rechteckkanälen bei asymmetrischer Wärmelast

Kurzfassung

Die Auslegung von Kühlkanälen im Bereich von Düsenerweiterungen erfordert die genaue Kenntnis des notwendigen Kühlmittelmassenstroms. Aufgrund der hohen Reynoldszahlen in der Größenordnung von 105 bis 106 spielt hierbei die Rauheit innerhalb der Kühlkanäle eine wesentliche Rolle bei der Auslegung. Dieser Rauhigkeitseinfluss bewirkt durch die Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten innerhalb der Kühlkanäle eine Änderung der Quertemperaturverteilung auf der wärmebelasteten Oberfläche. Innerhalb vorliegender Arbeit wird dieser Einfluss mittels in der Rauheit unterschiedlicher Kühlkanalstrukturen untersucht. Zur Erzeugung der asymmetrischen Wärmelast wurde hierbei ein Hochleistungslaser mit definiertem Intensitätsprofil verwendet. Das sich aufgrund der asymmetrischen Wärmelast einstellende Temperaturprofil wurde mit Hilfe einer Wärmebildkamera vermessen. Bei geringen Rauheiten und Reynoldszahlen zeigte sich eine höhere Temperatur im Bereich der Kanalmitte im Vergleich zur Temperatur an den Stegen. Bei Steigerung der Rauheit und der Reynoldszahl konnte eine Verlagerung der höchsten Temperaturen in den Bereich der Stege festgestellt werden. Dieser Umschlag konnte anhand der vorliegenden Daten und unter Verwendung des Kühlrippenwirkungsgrads empirisch beschrieben werden. Zusätzlich führten numerische Analysen unter Verwendung des SST-Modells für die Modellierung des Turbulenzeinflusses zu einer übereinstimmenden Beschreibung des Phänomens. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen kann der Einfluss rauer Kühlkanalströmungen innerhalb von Düsenerweiterungsstrukturen auf den heißgasseitigen Wärmeübergang abgeschätzt werden.

Verfügbare Versionen dieses Eintrags

• Untersuchung des Einflusses von Rauheit innerhalb von Rechteckkanälen bei asymmetrischer Wärmelast. (deposited 11 Nov 2013 08:54) [Gegenwärtig angezeigt]
  • Einfluss einer Kavität auf das Druckfeld der ersten Tangentialen Mode einer Raketenbrennkammer unter repräsentativen Bedingungen. (deposited 11 Nov 2013 08:48)
    • Heat Transfer in Porous Media Applied to Liquid Rocket Engines. (deposited 11 Nov 2013 08:57)