8YSZ熱障涂層隔熱性能及熱沖擊性能的數(shù)值研究.pdf

1、以燃?xì)廨啓C(jī)為核心的天然氣發(fā)電體系能夠有效的解決我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展過(guò)程中產(chǎn)生的能源與環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)以燃?xì)廨啓C(jī)為核心動(dòng)力的艦船飛機(jī)對(duì)促進(jìn)我國(guó)國(guó)防航空事業(yè)的發(fā)展有重要作用。熱障涂層的應(yīng)用能夠有效對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件進(jìn)行熱防護(hù)，有利于提高燃?xì)馔钙竭M(jìn)口溫度、增加燃機(jī)的熱循環(huán)效率與輸出功率，延長(zhǎng)透平使用壽命，因而對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)綜合性能的增強(qiáng)具有重要價(jià)值。隨著燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)一步向高燃?xì)膺M(jìn)口溫度發(fā)展，具有高性能的熱障涂層已成為燃機(jī)的一個(gè)重要組成部件。
　　

2、隔熱性能和使用壽命是熱障涂層的兩大關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)由于熱障涂層的熱沖擊性能對(duì)其使用壽命有很大影響，因此本文就熱障涂層的隔熱性能及熱沖擊性能展開(kāi)研究。為了研究涂層內(nèi)部微結(jié)構(gòu)對(duì)其隔熱性能的影響規(guī)律，本文基于多孔介質(zhì)的數(shù)值構(gòu)造方法，獲得了不同內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的涂層模型。同時(shí)提出了建立在一定邊界條件假設(shè)下的傳熱分析模型，開(kāi)發(fā)了基于涂層微結(jié)構(gòu)傳熱計(jì)算的有限差分模擬程序，對(duì)涂層內(nèi)部熱量傳遞過(guò)程以及其隔熱性能進(jìn)行研究。基于此程序，計(jì)算了涂層孔隙粗細(xì)、孔隙

3、大小及孔隙方向等涂層微結(jié)構(gòu)布置對(duì)其等效導(dǎo)熱系數(shù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：層狀結(jié)構(gòu)涂層孔隙細(xì)長(zhǎng)化能明顯降低其等效導(dǎo)熱系數(shù)，增強(qiáng)其隔熱性能，而柱狀結(jié)構(gòu)涂層則有著相反的影響規(guī)律；不同結(jié)構(gòu)涂層其等效導(dǎo)熱系數(shù)隨著孔隙大小變化規(guī)律有所差異，但涂層孔隙細(xì)小化均能使得涂層內(nèi)部各區(qū)域等效導(dǎo)熱系數(shù)及穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場(chǎng)分布均勻，有利于涂層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；隨著孔隙水平夾角增大，涂層等效導(dǎo)熱系數(shù)呈現(xiàn)正弦曲線變化規(guī)律。
　　同時(shí)，本文以典型的雙層涂層結(jié)構(gòu)形式為基礎(chǔ)模型，運(yùn)用