含相变材料热防护结构一体化设计与试验

含相变材料热防护结构一体化设计与试验

论文摘要

利用相变材料储热密度大、比热容高等优势,设计了一种含相变材料的新型一体化热防护结构(PCM-ITPS),并通过数值计算分析了其隔热特性。结果表明,在一体化热防护结构底板处铺设相变材料可吸收热短路效应导入的过量热载,改善结构的隔热性能。然后设计并制备PCM-ITPS试验件,通过隔热性能测试试验对结构隔热特性进行验证。在此基础上进行热应力分析验证其承载性能,并以结构参数为设计变量,隔热和承载性能要求为约束条件,实现了PCM-ITPS结构的轻量化设计,优化后PCM-ITPS方案相对传统ITPS方案减重23.35%。以上工作为促进热防护系统的设计-制造一体化进程提供必要的理论储备与技术支持。

论文目录

  • 0 引 言
  • 1 PCM-ITPS结构方案设计
  • 2 PCM-ITPS隔热性能研究
  •   2.1 传热分析计算条件
  •   2.2 瞬态传热数值模拟结果
  •   2.3 相变材料厚度对隔热性能的影响
  •   2.4 PCM-ITPS隔热性能试验验证
  • 3 PCM-ITPS承载性能分析
  •   3.1 PCM-ITPS承载性能计算模型
  •   3.2 数值模拟结果
  • 4 PCM-ITPS参数化建模分析与优化设计
  •   4.1 基于ABAQUS/Python的PCM-ITPS有限元模型
  •   4.2 基于多岛遗传算法 (MIGA) 的PCM-ITPS结构优化设计
  •   4.3 考虑RLV再入段环境的PCM-ITPS结构优化设计
  •   4.4 RLV再入段PCM-ITPS优化结果分析
  • 5 结 论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 曹晨宇,王睿星,邢晓冬,宋宏伟,黄晨光

    关键词: 一体化热防护结构,隔热性能,热应力,定形相变材料,轻量化设计

    来源: 宇航学报 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程

    单位: 哈尔滨工程大学机电工程学院,中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点试验室

    基金: 国防基础科研重点项目(JCKY2016130B009),国家自然科学基金(91016025,11472276,11332011)

    分类号: V244.1;V445.1

    页码: 352-361

    总页数: 10

    文件大小: 3532K

    下载量: 322

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