王安龄
,
桂业伟
,
贺立新
,
耿湘人
,
金玲
工程热物理学报
本文提出采用非均匀防热材料进行高超声速飞行器防热设计的设想,设计出外层部分为抗烧蚀、抗剪切的紧密结构材料,内层为密度轻、隔热效率高的稀松材料,中间为逐渐过渡层的非均匀防热材料,数值模拟了非均匀防热材料的烧蚀防热情况,探讨了非均匀防热材料在飞行器防热设计中应用的可行性和防热效果,通过本文研究发现采用非均匀防热材料可以降低原始材料质量消耗,大大减轻防热结构重量,减少向内部结构传导的热量,降低内部结构的温升,这些优点显示了非均匀防热材料具有很高的防热效率和广阔的应用前景.
关键词:
非均匀材料
,
热防护
,
烧蚀
曾磊
,
桂业伟
,
贺立新
,
孔荣宗
,
王安龄
工程热物理学报
同轴热电偶热流传感器进行热流测量是风洞试验热流测量的一种非常重要的手段.应用二维轴对称热传导理论,结合横向传热影响、表面温升对热流的耦合影响、流场建立初始阶段来流对传感器表面温升的影响等因素,为激波风洞同轴热电偶热流传感器的数据处理方法建立了两套方案,为进一步提高测热精度提供了技术途径.
关键词:
同轴热电偶热流传感器
,
数据处理
,
准定常
,
热传导
桂业伟
,
刘磊
,
耿湘人
,
贺立新
,
王安龄
工程热物理学报
气动力/热与结构热响应多场耦合问题涉及物理因素众多且不可简单分割.本文对该耦合问题涉及的各物理场特点与耦合关系进行了研究,从基本物理特点和方程出发,研究了物理场间的耦合关系,并对一直沿用的多物理场耦合关系提出了新的观点与看法.以此为基础,研究获得了气动力/热与结构热响应多场耦合问题的数据流程,提出了针对该耦合问题特有的时间-空间耦合概念,并对其耦合策略与方法进行了深入探讨,为进一步开展相关计算研究工作奠定了理论基础.
关键词:
多场耦合
,
耦合关系
,
耦合策略
,
耦合方法
王安龄
,
桂业伟
,
耿湘人
,
贺立新
工程热物理学报
由于飞船返回舱的气动加热和热化学烧蚀是非常复杂的变化过程,许多参数很难测定,并且与材料制造工艺水平密切相关,目前使用的数据存在较大散布,需要研究这些不确定因素对防热效果的具体影响.本文数值模拟了炭化材料的烧蚀热响应过程,研究了气动加热及材料参数的不确定性对计算结果的影响,在对计算结果进行分析的基础上,定量地研究了这些不确定量对烧蚀防热影响大小,说明了防热材料的各物理量对烧蚀防热影响重要程度完全不同,应该对几个关键参数进行深入细致的研究.
关键词:
气动热
,
热防护
,
烧蚀
,
炭化
耿湘人
,
桂业伟
,
唐伟
,
贺立新
,
刘磊
工程热物理学报
高超声速飞行器需要先进的材料进行热防护,比如增强碳/碳材料.有两种将碳纤维制作成碳/碳球锥外形的工艺,研究表明在每种工艺中,碳/碳块体或碳纤维热膨胀系数异性轴角度对结构热应力影响很大,为此本文发展了一套优化设计方法,对给定的对流加热温度场可以实现球锥热应力的最小化.分析结果表明对于热膨胀系数异性轴角度,存在某些取值点,那时结构热应力分别达到最大和最小值.在异性轴模晕小于同性平面模量的条件下,对于工艺1,如果将球锥对称轴设置成垂直于碳/碳块体的同性平面,可以将热应力减至最小;对于工艺2,如果能将编制面内的碳纤维束异性轴角度取成负值(即指向来流方向),则球锥热应力也可以得到相当程度的减小.
关键词:
热膨胀系数
,
热应力
,
优化设计
,
C/C复合材料
王安龄
,
桂业伟
,
贺立新
工程热物理学报
本文根据炭化烧蚀材料的防热机理,认为防热材料表面化学烧蚀后退、热解膨胀和内部温度升高引起线膨胀是造成防热层厚度变化的因素,国内外学者主要研究了表面化学烧蚀后退对飞行器外形变化和温度场的影响,而对于后两者的具体影响却少有研究.本文数值模拟了高硅氧-酚醛炭化材料的烧蚀热响应过程,分析和解释了计算结果,说明了防热材料的线膨胀和热解膨胀对外形和温度场有较大的影响.
关键词:
烧蚀
,
炭化
,
热解膨胀
