电热防冰过程中复合材料机翼温度场及热应力分析

发布时间：2024-12-26 05:51

　　机翼电加热防冰结构中一般包含复合材料层,电热防冰系统工作时防冰结构传热的各向异性特征,易造成其温度分布不均,从而导致层内、层间产生较大的热应力。因此,有必要对机翼电加热防冰结构进行瞬态温度场计算以及结构热应力分析。本文采用欧拉法计算机翼外表面水滴撞击特性,采用边界层积分法计算机翼外表面对流换热系数,并与文献中的结果进行对比验证。分析计算流经机翼外表面各项热流,得到结构热分析的边界条件。根据机翼蒙皮电加热结构,建立了含内热源的三维各向异性导热模型,采用控制容积积分法离散控制方程。运用MATLAB,编制了计算蒙皮结构瞬态温度场的程序,并计算得到了采用不同铺层方向的复合材料时的结构温度场。计算分析表明:机翼外表面温度处于10℃¹10℃之间,符合防冰标准,温度曲线与文献中的数值和实验结果有良好的吻合。纤维朝向为s方向（θ=90~o）时,利于热量在翼弦方向扩散,沿翼弦方向的温度曲线较为平滑,结构高温区域较小,最高温度较低。基于ANSYS建立机翼贴体坐标系下的蒙皮层三维模型,将计算得到的防冰结构瞬态温度场作为温度载荷加载到热应力计算模型上,对结构进行瞬态热应力计算,得到了结构热...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1复合材料在A380飞机上的应用无人机上应用的复合材料，一般也在50%～80%之间，其用量超过有人机的

电热防冰过程中复合材料机翼温度场及热应力分析是世界上第一个把复合材料用于机翼和机身的大型民机。另一边，空客公司的A350XWB客其52%的复合材料用量更是创造了民机复合材料用量之最。现在，复合材料在大型民机上的用已经呈现出大步前进的趋势[2]。直升机上应用的复合材料目前可....

图1.2典型加热器剖面图

c.模制结构的加热器图1.2典型加热器剖面图复合材料的机翼电加热结构的热力学特性是各向异性的，其在热环境下导致层内、层间产生较大的热应力，层合结构易发生变形、分层，影响飞证防冰表面温度是否达到防冰目的的需求以及防止机翼电加热结构温度求，有必要对含有复合材料的机翼蒙皮电加热结构....

图2.4不同气象条件下水收集系数

图2.4不同气象条件下水收集系数表面传热系数计算面对流换热系数是影响对流散热热流、蒸发散热热流的重要因素，表面实验、附面层积分法和计算流体力学（CFD）方法。其中，附面层积分与精度，在机翼前缘流动计算中得到广泛应用。CFD方法求解对流换热

图2.5不同气象条件下，机翼表面压力系数分布

南京航空航天大学硕士学位论文对流换热系数关联式。的对流换热系数可以根据Smith和Spalding近似进行预测[61]：0.529.89stagssmestagdscdVVReCNutag—驻点处的努赛尔数，定义为stagsstag....

本文编号：4020633