【摘 要】
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论文提出了基于复合材料各组分性能对碳化和非碳化烧蚀材料进行烧蚀分析的一套较完整的方法.这套方法包括复合材料性能估算、热传导模型、烧蚀模型、数值分析方法、计算程序
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论文提出了基于复合材料各组分性能对碳化和非碳化烧蚀材料进行烧蚀分析的一套较完整的方法.这套方法包括复合材料性能估算、热传导模型、烧蚀模型、数值分析方法、计算程序、验证算例等.这套方法可以广泛地应用于各种实际高温环境中的具体问题.首先,根据各组分材料的性能,估算复合材料的有效热物理性能.在计算中,将复合材料的有效热物理性能作为孔隙体积分数、纤维方向和鋪层角度的函数,使复合材料的烧蚀或隔热性能最优化.其次,通过引入烧蚀子模型,建立了完善的温度场预报模型,可用于估算实际应用中烧蚀层的厚度.在计算烧蚀过程中吸收的能量时考虑了烧蚀热和质量转移速率,在计算厚度的减少时采用了表面烧蚀速率,并用碳化速率来表示碳化程度.再次,在数值计算中采用了有限差分的方法,并编写了基于Matlab的计算程序.进一步地,采用几个算例对模型、算法和计算程序进行验证,计算结果与有关实验值具有很好的一致.最后,采用该文提出的烧蚀分析方法对实际应用中的三个问题如氧炔焰、火箭发动机喷管、再入飞行器表面进行烧蚀分析,从而指导在设计初期对烧蚀材料的有效评价筛选和烧蚀层厚度的优化设计.
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