高温氧化对超高温陶瓷材料耦合传热的影响

• 作者: 周印佳 孟松鹤 杜善义 解维华 金华
• 来源期刊: 复合材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 超高温陶瓷 氧化 耦合传热 数值模拟 CFD 有限元法
• 年，卷（期）: 2016,（5）
• 所属期刊栏目: 陶瓷基复合材料
• 页码范围: 1079-1086
• 页数: 8页
• 分类号: TB332
• 字数: 4079字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151126.002

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 ZrB2和 ZrB2-SiC,基于氧化模型预测氧化层(ZrO2、B2 O3、SiO2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 Dy-namics)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。ZrB2、ZrB2-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 B2 O3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：ZrB2在预氧化后其热阻能力略有提高,ZrB2-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ZrB2的热阻能力高于氧化后ZrB2-SiC的热阻能力。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杜善义	哈尔滨工业大学航天学院	217	5341	36.0	63.0
2	孟松鹤	哈尔滨工业大学航天学院	137	1793	22.0	36.0
3	解维华	哈尔滨工业大学航天学院	30	344	12.0	18.0
4	金华	哈尔滨工业大学航天学院	15	42	4.0	6.0
5	周印佳	哈尔滨工业大学航天学院	3	17	2.0	3.0