Pulsating Heat Pipe Performance Modeling with Liquid Metal Coolants Under Hypersonic Aerothermal Heating

冷却液 材料科学 液态金属 高超音速 热管 机械 核工程 热力学 传热 航空航天工程 物理 工程类 复合材料
作者
Lorenzo T. Franceschetti,Kenneth D. Kihm,Suraj Rawal,Jonathan White
出处
期刊:Journal of Thermophysics and Heat Transfer [American Institute of Aeronautics and Astronautics]
卷期号:: 1-14
标识
DOI:10.2514/1.t6885
摘要

Hypersonic heating loads concentrate at leading-edge compression areas to create excessively high local temperatures and thermally driven stresses. The fast and reliable thermal dispersion of heat pipes with significantly high thermal conductance can alleviate these localized thermal stiffness problems. The pulsating heat pipe (PHP) holds numerous advantages when compared to capillary, constant-conductance heat pipes for hypersonic thermal management applications, primarily because they lack a wicking structure. This paper numerically investigates thermal performances of a four-turn C103 niobium alloy PHP operating with lithium, potassium, sodium, and a eutectic sodium–potassium alloy (NaK-78) when exposed to heating conditions relevant to the hypersonic environment, investigating flight Mach numbers ranging from 6 to 8 and dynamic pressures ranging from 40 to 44 kPa. The robust thermofluidic properties of liquid metals, along with the powerful fluid pulsation induced in the PHP, can provide significant thermal transport from hot stagnant regions of the leading edge to the cooler trailing surfaces. Potassium showed superior thermal performance when compared to other liquid metal coolants under the presently tested conditions, with overall PHP thermal conductance as high as [Formula: see text] predicted for Mach 8 flight conditions. In contrast, sodium was associated with startup difficulties in the PHP; this paper attributes this to its significantly larger thermal conductivity, which can limit the vapor pressure difference over the liquid slug lengths. These predictions indicate an overall latent heat transfer dominance of around 70–95% in liquid metal PHPs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
GOD伟发布了新的文献求助10
刚刚
顾矜应助可口可乐了采纳,获得10
刚刚
科研通AI2S应助Bobby采纳,获得10
1秒前
善学以致用应助夏侯觅风采纳,获得10
2秒前
Zoe发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
3秒前
4秒前
英姑应助liuzengzhang666采纳,获得10
4秒前
CHENG发布了新的文献求助10
4秒前
隐形曼青应助尘雾采纳,获得10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
7秒前
zhaof发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
冯好运发布了新的文献求助10
8秒前
aku30发布了新的文献求助10
8秒前
高高平蝶完成签到 ,获得积分20
8秒前
bly发布了新的文献求助10
9秒前
玥1完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
科研探索者完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
CHENG完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
vivian发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
Xiaopei发布了新的文献求助10
13秒前
tanrui完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
15秒前
酷波er应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3135885
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2786652
关于积分的说明 7778992
捐赠科研通 2442900
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298731
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625219
版权声明 600870