根据多孔材料和冷却工质不同,可分为溢流冷却和发汗冷却。
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冷却气流在流经多孔材料时充分吸收热量,然后从表面排出,并在表面形成冷气层,以保护壁面免遭热流破坏。
根据多孔材料和冷却工质不同,可分为溢流冷却和发汗冷却。
冷却壁上开有较为密集的气膜孔,壁另一侧的冷气通过气膜孔进入燃气主流,最终形成冷气覆盖。冷却剂在通过多孔固体壁时,因固体壁孔隙的总内表面积很大,强化了传热,冷却剂从固体壁带走大量热量。渗出固体壁后形成的冷却气膜层又起着分离高温气流与壁面的隔热作用,所以它是一种理想的冷却技术。该种冷却方式的研究始于19世纪50年代,已被广泛地应用于燃烧室筒壁的冷却当中,但是由于加工和造型方面的困难,发散冷却在涡轮叶片上的商业应用仍受限制。与传统气膜冷却相比,发散冷却的孔径更小,可达0.2毫米,孔数量较多且孔布置较密集,流向间距和横向间距较小,发散冷却的孔排间交互作用明显。
冷却介质通过多孔材料的错综细密的小孔进行有效地对流冷却后流出小孔,随即形成一层冷气膜将热燃气与物体壁面隔开,以减少燃气对物体的换热。冷却剂在通过多孔固体壁时﹐因固体壁孔隙的总内表面积很大,强化了传热,冷却剂得以从固体壁带走大量热量。冷却剂通常是气体,也可以是液体。用液体作冷却剂时,冷却过程酷似人体发汗,故又称发汗冷却。由于液体有很大的汽化潜热,发汗冷却具有更强的冷却效果。发汗冷却具有比气膜冷却更为优越的冷却性能,因此如燃气轮机燃烧室、透平叶片、高速飞行器表面、飞机发动机尾喷管以及其他需要特殊热防护的新技术,都是它理想的应用对象。应用发散冷却技术的关键是制备符合成形和强度要求的多孔材料,这样的多孔材料一般用镍基或其他耐热合金丝编织成网﹐再层叠烧结钎焊到骨架而成。不过增材制造技术的发展,打破了传统制造方式的约束,发散冷却的复杂结构件制造也逐渐变简单,但是多孔材料发散冷却技术仍处于实验阶段。