發(fā)布時間：2021-08-18 20:34

　　為減少高溫?zé)崃鲙淼膫?研究熱流作用下織物的傳熱機制和傳熱過程成為關(guān)鍵。本課題首先建立碳纖維織物的三維幾何模型,然后由織物所處環(huán)境給出合適的定解條件,基于流體力學(xué)、傳熱學(xué)和彈性力學(xué)的基本理論,利用有限元法求解織物背面溫度分布和織物最大形變量,并搭建實驗平臺驗證數(shù)值模型的可行性,得到的結(jié)論有:（1）利用紗線的高度、寬度、紗線間距、織物厚度及橫截面形狀所構(gòu)建的織物三維幾何模型,能夠準(zhǔn)確反映碳纖維織物的結(jié)構(gòu),與電鏡圖片吻合良好。（2）當(dāng)織物表面分別施加熱流密度為1319 W/m2和1103 W/m2載荷時,織物背面溫度的模擬值和實驗值的平均相對誤差分別為6.64%和3.28%,說明所建立的數(shù)值模型能反映碳纖維平紋織物的動態(tài)傳熱過程。（3）基于受力形變的基本原理,利用有限元方法求解計算織物受力形變的大小,預(yù)測織物在壓力作用下的最大形變量。經(jīng)模擬計算得到的織物最大形變量為0.0017 m,和實驗值0.036 m誤差較大,需分析原因進(jìn)一步改進(jìn)模型。（4）建立氣流與碳纖織物間的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析模型,利用有限元法求解計算耦合作用下織物背面溫度變化。對比織物熱-結(jié)構(gòu)耦合計算結(jié)果和實驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)織物背面... 

【文章來源】：天津工業(yè)大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２非織造布三維單元模型??

圖１－３多層隔熱材料的傳熱示意圖??趙玲、呂國志％］為研宄氣動熱作用下Ｃ／ＣＳｉ蓋板結(jié)構(gòu)的隔熱性能，考慮蓋板??結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳導(dǎo)和輻射復(fù)合傳熱，建立蓋板結(jié)構(gòu)的一維瞬態(tài)傳熱模型，如圖１－４??所示，利用有限元傳熱分析程序預(yù)測蓋板結(jié)構(gòu)隨時間變化的溫度分布，并根據(jù)熱??分析結(jié)果確定隔熱層的最佳厚度。該分析沒有考慮隔熱層纖維的真實結(jié)構(gòu)而把蓋??板隔熱結(jié)構(gòu)當(dāng)作致密均勻的材料進(jìn)行一體化分析。??［■、．．＇．二＇?一—外部蓋板?胃板熱傳導(dǎo)?氣體熱??｜傳導(dǎo)??：?１村??■??■??＂?隔熱層?隔熱層傳導(dǎo)和輻射?“??復(fù)合傳熱?ｊｉ??ｊ?????：??■，偏?飛行器蒙皮結(jié)構(gòu)?；??＜＞＜＝＞氣體熱??鋁合金板熱傳導(dǎo)傳導(dǎo)??圖丨－４蓋板式隔熱結(jié)構(gòu)傳熱模型??李旭東［１４］等介紹了一種金星進(jìn)入飛行器的機械展開式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在進(jìn)入時??展開形成類似于傘狀的形態(tài)，起保護(hù)作用，降低飛行器表面需承受的高溫?zé)崃亢??熱變形，其結(jié)構(gòu)如圖１－５所示。機械展開式進(jìn)入飛行器是半剛性的結(jié)構(gòu)，柔性織??物在展開時與輻條的連接處會存在一定的凸起，同時柔性織物受氣動力的作用會??４??

■金＿??產(chǎn)＿熱傳導(dǎo)＿熱輻射—纖維隔熱材料??１?一??圖１－３多層隔熱材料的傳熱示意圖??趙玲、呂國志％］為研宄氣動熱作用下Ｃ／ＣＳｉ蓋板結(jié)構(gòu)的隔熱性能，考慮蓋板??結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳導(dǎo)和輻射復(fù)合傳熱，建立蓋板結(jié)構(gòu)的一維瞬態(tài)傳熱模型，如圖１－４??所示，利用有限元傳熱分析程序預(yù)測蓋板結(jié)構(gòu)隨時間變化的溫度分布，并根據(jù)熱??分析結(jié)果確定隔熱層的最佳厚度。該分析沒有考慮隔熱層纖維的真實結(jié)構(gòu)而把蓋??板隔熱結(jié)構(gòu)當(dāng)作致密均勻的材料進(jìn)行一體化分析。??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]服裝局部熱阻與總熱阻的動靜態(tài)關(guān)系及其模型[J]. 張文歡,錢曉明,師云龍,范金土,牛麗.  紡織學(xué)報. 2018(07)
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[7]三種耐高溫紗線的結(jié)構(gòu)與性能測試評價[J]. 劉群,徐廣標(biāo),王向欽.  產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2015(08)
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[9]基于金星探測機械展開式進(jìn)入飛行器技術(shù)述評[J]. 李旭東,張鵬,尚明友,張紅英,童明波.  航天返回與遙感. 2015(02)
[10]基于TexGen的經(jīng)編針織物的三維仿真[J]. 徐海燕,蔣金華,陳南梁.  紡織學(xué)報. 2015(03)

博士論文
[1]防明火絕熱柔性復(fù)合織物的失效行為研究[D]. 郝立才.東華大學(xué) 2011

碩士論文
[1]超聲速球錐型飛行器氣動熱數(shù)值計算與研究[D]. 姚恩亮.南京理工大學(xué) 2015
[2]高超聲速飛行器熱結(jié)構(gòu)材料氣動熱沖擊模擬研究[D]. 田楓林.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]可重復(fù)使用運載器機翼前緣熱防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計及性能評估[D]. 張宏安.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]微通道冷卻器內(nèi)流固耦合傳熱過程的數(shù)值模擬[D]. 盧鵬.大連理工大學(xué) 2014
[5]多層防隔熱系統(tǒng)熱力耦合計算機模擬[D]. 李建峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[6]高超聲速飛行器氣動熱與熱環(huán)境的數(shù)值計算研究[D]. 劉亞.南京理工大學(xué) 2012
[7]多孔介質(zhì)熱電材料傳熱過程數(shù)值模擬[D]. 李博.杭州電子科技大學(xué) 2009



本文編號：3350581