Numerical study of heat transfer enhancement in regenerative cooling channels with symmetric truncated ribs

材料科学 强化传热 机械 传热 计算机模拟 胸腔 数值分析 性能增强 复合材料 数值模型 传热系数 有限元法 热力学 工作(物理)
作者
Yuzhe Zhang,Jin Zhao,Longzhu Han,Haichuan Jin,Dongsheng Wen,C Y Zhang,Hui Gao
出处
期刊:International Communications in Heat and Mass Transfer [Elsevier BV]
卷期号:178: 111897-111897 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.icheatmasstransfer.2026.111897
摘要

Regenerative cooling using hydrocarbon fuels is essential for the thermal protection of hypersonic vehicles. However, the heat transfer deterioration (HTD) severely compromises cooling efficiency. Although micro-ribs have been extensively investigated to suppress HTD, the synergistic coupling mechanism between the intensity and spatial structure of secondary flow still remains unclear. This study performed a systematic numerical investigation on the heat transfer characteristics of n-decane in four channels featuring symmetrical truncated rib arrangements (T-, P-, A-, and V-type). Quantitative analysis of normalized secondary flow intensity (Se/Se0) and integrated heat transfer factor (η) reveals that the synergistic coupling of intensity and spatial structure of secondary flow determines the heat transfer efficiency. The V-type arrangement shows the best performance with a pronounced wall-directed flow structure. It reduces the maximum wall temperature by 22% and increases the average Nu by 111% compared to the smooth channel under the reference condition of Re=3230 , and over the investigated Reynolds numbers, the maximum η reaches about 1.80 at Re=6460. In addition, although the P-type arrangement exhibits a lower secondary flow intensity than the A-type arrangement, its unique biased flow structure successfully compensates for this drawback, resulting in similar heat transfer efficiency. This study provides a theoretical foundation for the topology optimization of ribbed channels for regenerative cooling.
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