艙壁熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)分析.pdf

1、船用熱防護(hù)結(jié)構(gòu)是復(fù)合夾層結(jié)構(gòu),包含船用鋼板、隔熱材料、裝飾材料等,熱防護(hù)結(jié)構(gòu)鋪設(shè)在現(xiàn)服役船體鋼結(jié)構(gòu)表面,未改變船體承載力學(xué)結(jié)構(gòu),而是增加原有結(jié)構(gòu)的熱防護(hù)功能和裝飾環(huán)境。整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、防火、隔音、隔熱、保溫、裝飾美觀等,可以廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域、船舶行業(yè)(軍船、民船、核潛艇)、建筑領(lǐng)域?，F(xiàn)今艦船防火得到了高度重視,同時(shí)國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)熱防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量研究,成果已經(jīng)很多,如今常用的有防火涂料、硅酸鹽、氣凝膠等等。研究領(lǐng)域涉

2、及結(jié)構(gòu)的傳熱學(xué)分析、材料的防火等級(jí)、上艦適用性分析等,但是在熱防護(hù)本身實(shí)用性上不能兼顧到防火材料防火等級(jí)與占空間率和質(zhì)量比重。因此,本文以質(zhì)量輕、占空間小、防火等級(jí)高的新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,借助國(guó)內(nèi)外不同國(guó)家防火標(biāo)準(zhǔn),對(duì)本文這種新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論求值、防火等級(jí)試驗(yàn)和仿真、實(shí)用性研究,得到較好結(jié)果。本文分別采用理論分析、實(shí)驗(yàn)、仿真等方法,進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證。結(jié)果表明,對(duì)新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)熱力學(xué)性能評(píng)價(jià)方法較準(zhǔn)確,理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)誤差在

3、10％以內(nèi),證明了本文提出的這種新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析在工程中的可行性。具體內(nèi)容如下:
　　1.新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)方程結(jié)合歐洲和英國(guó)現(xiàn)有防火標(biāo)準(zhǔn)理論和Eurocode 3和Melinek and Thomas兩種火災(zāi)模型公式,推導(dǎo)了新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)率值及熱學(xué)參數(shù),同時(shí)對(duì)新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)作了綜述性研究。
　　2.對(duì)新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高溫防火性試驗(yàn),得到新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)板在高溫環(huán)境下面火層與背火層的溫度隨

4、時(shí)間變化關(guān)系,通過5步驟的溫度加載得到相應(yīng)的新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱數(shù)值,分析數(shù)值可以得到新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的防火等級(jí)和熱傳導(dǎo)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的防火等級(jí)達(dá)到船用A60標(biāo)準(zhǔn)、熱傳導(dǎo)率低、防火隔熱性能高。
　　3.基于有限元仿真分析軟件,利用ANSYS8.0熱分析仿真模擬新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。通過仿真過程,進(jìn)一步優(yōu)化新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的尺寸,為新型熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的占空間率和減輕質(zhì)量進(jìn)行了實(shí)用性評(píng)估。