C-C復(fù)合材料燒蝕行為的數(shù)值模擬.pdf

1、碳/碳復(fù)合材料在高溫環(huán)境中具有優(yōu)異的耐高溫性能，復(fù)合材料是通過自身的燒蝕來保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以經(jīng)受惡劣的外界環(huán)境的作用。因此研究復(fù)合材料燒蝕過程中材料內(nèi)部溫度場的分布有著極其重要的工程應(yīng)用價值。在高溫、高焓、高壓環(huán)境中，碳/碳復(fù)合材料由于物理、化學(xué)因素造成質(zhì)量損失引起材料燒蝕，通過熱化學(xué)燒蝕機(jī)理對碳/碳復(fù)合材料的燒蝕過程進(jìn)行分析，結(jié)合質(zhì)量守恒、能量守恒及系統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)的平衡原理，建立熱化學(xué)邊界層模型，對線燒蝕引起邊界移動條件下的復(fù)合材料溫度

2、場熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行了求解。通過數(shù)值模擬模擬的方法對碳/碳復(fù)合材料材料在高溫、高壓、物理、化學(xué)因素耦合作用下的燒蝕進(jìn)行了仿真。對碳/碳復(fù)合材料在不同環(huán)境下熱化學(xué)燒蝕過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，對燒蝕產(chǎn)物進(jìn)行了計算。碳/碳復(fù)合材料高溫環(huán)境下，發(fā)生熱化學(xué)燒蝕時所經(jīng)歷的復(fù)雜的物理-化學(xué)變化過程。碳/碳復(fù)合材料高溫環(huán)境下，發(fā)生熱化學(xué)燒蝕時所經(jīng)歷的復(fù)雜的物理-化學(xué)變化過程．主要考慮了空氣組元和壁面組元之間的熱化學(xué)產(chǎn)物，其主要的化學(xué)反應(yīng)有碳的氧化反應(yīng)、升華反應(yīng)

3、和碳氮反應(yīng)。有限元方法是目前應(yīng)用最為廣泛的方法，因為它靈活的適應(yīng)性能解決復(fù)雜的工程問題，這種方法目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各種工程應(yīng)用軟件，幫助我們解決各類工程技術(shù)問題的計算分析，并且在工程軟件中還為我們提供了很多方便的圖形化用戶界面和豐富的后處理功能，使得數(shù)值模擬取得了前所未有的突破。
　　 本文采用有限元的方法對碳/碳復(fù)合材料建立了有限元模型，并對結(jié)構(gòu)劃分了有限元網(wǎng)格，最后對熱化學(xué)燒蝕情況下復(fù)合材料的溫度場分布進(jìn)行了求解。使用多

4、物理場耦合分析軟件對邊界層方程組的求解進(jìn)行建模，最終對空氣組元的邊界層控制方程組進(jìn)行了求解，并計算了氣固邊界上的熱化學(xué)參數(shù)，實現(xiàn)了流體邊界層和固體結(jié)構(gòu)之間的耦合求解。計算了不同壁面溫度下燒蝕產(chǎn)物的分布情況，分析了不同環(huán)境參數(shù)條件下氧化產(chǎn)物，升華產(chǎn)物的分布規(guī)律。通過能量守恒方程對燒蝕條件下碳/碳復(fù)合材料的燒蝕溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬，實現(xiàn)了高溫情況下燒蝕邊界的退縮，并且計算了碳/碳復(fù)合材料在不同的燒蝕環(huán)境下的線燒蝕率，對燒蝕后復(fù)合材料的燒蝕形