本文關鍵詞：高溫氧化對超高溫陶瓷材料耦合傳熱的影響

  更多相關文章： 超高溫陶瓷 氧化 耦合傳熱 數(shù)值模擬 CFD 有限元法

【摘要】：超高溫陶瓷材料暴露于極端高溫飛行環(huán)境中會導致其發(fā)生氧化,表面生成的氧化物具有不同的熱物性從而對傳熱過程造成影響。針對預氧化的ZrB_2和ZrB_2-SiC,基于氧化模型預測氧化層(ZrO_2、B_2O_3、SiO_2和SiC耗盡層)厚度,利用有限元建立圓柱形代表性體積單元,并與外部高超聲速流場的CFD(Computational Fluid Dynamics)求解器相耦合,研究了高溫氧化對超高溫陶瓷材料的耦合傳熱的影響。計算中采用分區(qū)求解方法,通過耦合界面處非匹配網(wǎng)格間的插值完成實時數(shù)據(jù)交換,實現(xiàn)了基于Navier-Stokes方程的流動求解器與有限元求解器的多場耦合計算。ZrB_2、ZrB_2-SiC以及氧化生成物的熱物性均為溫度相關,通過理論計算給出了B_2O_3揮發(fā)及SiC耗盡導致的多孔結構的有效熱導率和有效比熱容。瞬態(tài)耦合傳熱分析的結果表明:ZrB_2在預氧化后其熱阻能力略有提高,ZrB_2-SiC氧化前后的熱阻變化很小,并且在相同流動環(huán)境條件下,氧化后ZrB_2的熱阻能力高于氧化后ZrB_2-SiC的熱阻能力。
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學航天學院;
【關鍵詞】： 超高溫陶瓷 氧化 耦合傳熱 數(shù)值模擬 CFD 有限元法
【基金】：裝備預先研究項目(51312070101) 裝備預研基金(9140A12030113HT01009) 中國博士后科學基金(2015M571403)
【分類號】：TQ174.1
【正文快照】： 網(wǎng)絡出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20151126.0829.004.html引用格式:周印佳,孟松鶴,解維華,等.高溫氧化對超高溫陶瓷材料耦合傳熱的影響[J].復合材料學報,2016,33(5):1079-1086.ZHOU Y J,MENG S H,XIE W H,et al.Effects of oxidation on coupled heat trans

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