近期，浙江大学能源工程学院动力机械及车辆工程研究所车船动力创新团队——刘震涛教授课题组在传热传质国际权威期刊《International Journal of Heat and Mass Transfer》（ZJU TOP）发表文章：“Investigation of heat transfer characteristics of high-altitude intercooler for piston aero-engine based on multi-scale coupling method”，阐述了应用于活塞航空发动机冷却系统关键部件中冷器随飞行高度由0-20km的高空流动换热特性，该研究为活塞式航空发动机散热器的结构优化设计提供了理论指导依据。
航空发动机应用于高空,飞行跨度较大,温度剧烈变化,温差在少十度甚至到上百度。与此同时,大气环境产生剧烈变化,增加了对发动机冷却系统的要求。与地面环境相比，万米以上高空的散热条件恶劣。空气密度随海拔的递减又对活塞发动机提出了增压要求，从而给热管理系统引进了增压中冷这一新的热源，进而增加了冷却系统的负荷。这些因素制约着航空活塞发动机性能的提升和轻量化的发展，成为了困扰航空活塞发动机技术突破的瓶颈之一。
环境温度随海拔高度的变化 大气密度随海拔高度的变化
研究发现
不同高度下冷、热侧翅片对流换热系数
不同高度下冷、热侧翅片压力阻力和摩擦系数
研究发现在飞行器进入平流层之前,由于温差逐步增大，中间冷却器的传热能力逐渐增强,热侧翅片平均表面对流传热系数在11km到达最高值，而此时大气密度的降低并没有产生显著的影响。当飞机进入平流层后，外界温度停止变化，密度持续下降，直到达到地面密度的十四分之一，低密度成为主导因素，导致传热系数降低。热翅片的摩擦系数与热侧阻力的变化趋势一致，冷翅片的摩擦系数与冷侧阻力的变化趋势相反。
中冷器换热效率随海拔高度的变化
海拔高度3-20km的中冷器仿真预测结果
课题组还提出了一种利用多变量过程原理简化未知增压过程的方法，对中冷器从地面到20km高度进行了模拟。飞行高度在11km以下时，效率随海拔每增加1km平均下降1.98%，飞行高度在11km以上时，效率随海拔每增加1km平均下降3.27%。当到达20km时，热交换效率和冷侧阻力达到最小值，而热侧阻力无论高度如何变化都保持在一定值左右。根据不同高度换热效率的变化，得到了效率和高度的经验公式，为适合活塞式航空发动机的中间冷却器的结构优化设计提供了理论指导。
该研究受到北京动力机械研究所的资助，论文第一作者论文为能源工程学院车辆所刘震涛教授，第二作者为车辆所2018级博士研究生孙美瑶 ，通讯作者为黄钰期副教授。感谢能源工程学院以及车辆所各级领导、专家老师们对车船动力创新团队的长期大力支持！
