碳/碳復(fù)合材料作為熱防護(hù)材料多用在高超聲速飛行器鼻錐、機(jī)翼前緣等位置.為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其傳熱及燒蝕響應(yīng),采用多場(chǎng)耦合策略,考慮外部流場(chǎng)熱化學(xué)非平衡效應(yīng)、固體材料傳熱以及材料表面燒蝕,建立高超聲速氣動(dòng)熱環(huán)境下碳/碳復(fù)合材料的流-熱-燒蝕多場(chǎng)耦合模型,預(yù)測(cè)碳/碳復(fù)合材料瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布、燒蝕速率以及燒蝕外形變化等.計(jì)算得到材料模型駐點(diǎn)區(qū)壁面溫度和熱流值隨著時(shí)間的推移發(fā)生了顯著的變化,初始時(shí)刻熱流值較大,1 s時(shí)駐點(diǎn)熱流密度為17.22 MW?m^-2,隨著時(shí)間推移,壁面溫度增大,駐點(diǎn)區(qū)溫度梯度減小,熱流值也減小,30 s時(shí)駐點(diǎn)熱流密度為10.22 MW?m^-2.材料模型駐點(diǎn)區(qū)的溫度較高,材料表面反應(yīng)活躍,燒蝕較為嚴(yán)重,而模型側(cè)面只發(fā)生少量燒蝕,燒蝕前后材料模型外形發(fā)生一定的變化,前緣半徑增大,30 s時(shí)材料駐點(diǎn)燒蝕深度為17.47 mm.結(jié)果表明:在高超聲速氣動(dòng)熱環(huán)境下,碳/碳材料模型發(fā)生一定的燒蝕后退,導(dǎo)致外部流場(chǎng)以及熱載荷發(fā)生變化,采用流-熱-燒蝕多場(chǎng)耦合模型可有效預(yù)測(cè)不同時(shí)刻材料的傳熱及燒蝕響應(yīng),為熱防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一定的參考. 

【文章來源】：工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2020,42(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高超聲速飛行器熱防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展和趨勢(shì)分析[J]. 王璐,王友利.  宇航材料工藝. 2016(01)
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本文編號(hào)：3249611