高温氧化对超高温陶瓷材料耦合传热的影响

发布时间：2017-07-14 15:10

  本文关键词：高温氧化对超高温陶瓷材料耦合传热的影响

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【摘要】：超高温陶瓷材料暴露于极端高温飞行环境中会导致其发生氧化,表面生成的氧化物具有不同的热物性从而对传热过程造成影响。针对预氧化的ZrB_2和ZrB_2-SiC,基于氧化模型预测氧化层(ZrO_2、B_2O_3、SiO_2和SiC耗尽层)厚度,利用有限元建立圆柱形代表性体积单元,并与外部高超声速流场的CFD(Computational Fluid Dynamics)求解器相耦合,研究了高温氧化对超高温陶瓷材料的耦合传热的影响。计算中采用分区求解方法,通过耦合界面处非匹配网格间的插值完成实时数据交换,实现了基于Navier-Stokes方程的流动求解器与有限元求解器的多场耦合计算。ZrB_2、ZrB_2-SiC以及氧化生成物的热物性均为温度相关,通过理论计算给出了B_2O_3挥发及SiC耗尽导致的多孔结构的有效热导率和有效比热容。瞬态耦合传热分析的结果表明:ZrB_2在预氧化后其热阻能力略有提高,ZrB_2-SiC氧化前后的热阻变化很小,并且在相同流动环境条件下,氧化后ZrB_2的热阻能力高于氧化后ZrB_2-SiC的热阻能力。
【作者单位】： 哈尔滨工业大学航天学院;
【关键词】： 超高温陶瓷 氧化 耦合传热 数值模拟 CFD 有限元法
【基金】：装备预先研究项目(51312070101) 装备预研基金(9140A12030113HT01009) 中国博士后科学基金(2015M571403)
【分类号】：TQ174.1
【正文快照】： 网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20151126.0829.004.html引用格式:周印佳,孟松鹤,解维华,等.高温氧化对超高温陶瓷材料耦合传热的影响[J].复合材料学报,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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本文编号：541556