燒蝕狀態(tài)下碳基材料非平衡流場與固體溫度場耦合數(shù)值模擬研究.pdf

1、在由熱化學(xué)非平衡效應(yīng)控制的高溫區(qū)，空氣和再入彈頭防熱材料的燒蝕產(chǎn)物會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，從而對等離子體鞘套內(nèi)各種組分的質(zhì)量濃度、電子數(shù)密度以及壓力、密度、溫度、壁面熱流等產(chǎn)生了不可忽視的影響，進(jìn)而影響了目標(biāo)的輻射和電磁散射特性，因此準(zhǔn)確預(yù)測再入彈頭燒蝕狀態(tài)下的熱化學(xué)非平衡流場對發(fā)展導(dǎo)彈突防技術(shù)和目標(biāo)識別技術(shù)意義重大。
　　燒蝕狀態(tài)下的熱化學(xué)非平衡流場的數(shù)值模擬不僅需要研究熱化學(xué)非平衡流場的計算方法，還需要考慮燒蝕產(chǎn)物對流場的影響

2、，而燒蝕產(chǎn)物的計算又與防熱材料的壁面溫度密切相關(guān)?；谏厦娴姆治?，本文依次研究了以下四個方面的內(nèi)容:固體溫度場數(shù)值模擬、碳基復(fù)合材料燒蝕機(jī)理及工程算法、熱化學(xué)非平衡流場數(shù)值模擬和固體溫度場—燒蝕—非平衡流場的耦合方法。
　　本文采用熱平衡法編制了固體溫度場數(shù)值模擬軟件，并針對三維長方體算例進(jìn)行了計算和分析，計算結(jié)果表明該軟件的計算誤差在0.4％以內(nèi)，具有很高的計算精度;采用工程算法編制了碳基復(fù)合材料燒蝕計算軟件，并針對駐點燒蝕退化

3、算例進(jìn)行了計算和分析，計算結(jié)果表明該軟件的計算誤差在15％以內(nèi)，具有很高的計算精度;在項目組已有的熱化學(xué)非平衡流場數(shù)值模擬軟件中加入了碳基復(fù)合材料燒蝕產(chǎn)物與空氣的化學(xué)反應(yīng)模型，并采用雙溫模型針對三維球錐算例進(jìn)行了計算和分析，計算結(jié)果表明該軟件具有很高的計算精度。
　　在上述工作的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步研究了固體溫度場—燒蝕—非平衡流場的耦合數(shù)值模擬方法，并將上述三套獨立的計算軟件耦合在一起形成了一套完整的燒蝕狀態(tài)下碳基復(fù)合材料非平衡流