机械与材料工程
刘嘉豪, 杨帆, 杜洋, 王威龙, 杨烁冉, 陈萍, 赵晋芳
为了深入研究C/SiC波纹点阵结构复合材料在航空航天等极端环境下的隔热潜力,以C/SiC波纹点阵结构复合材料为研究对象,依据傅里叶传热定律,借助 CAE 仿真手段对其隔热性能展开研究。首先,在各向同性条件下,针对稳态与瞬态情形深入探讨了温度梯度对热传递系数的作用规律;其次,综合优化变量约束范围,考虑纤维尺寸、纤维含量及编织方式因素,基于各向异性对波纹点阵结构进行了传热性能的仿真分析。仿真结果表明,各向同性传热条件下,波纹点阵结构5种高温梯度下的隔热效率达到13.89%~14.12%。各向异性传热条件下,碳纤维温度显著高于SiC基体温度,且当纤维束含量处于600 K以上时,温度对热传递系数的影响可以忽略不计,斜纹编织方式的隔热性能优于平纹编织方式,在低温隔热条件下表现得更为突出,为航空航天复合材料隔热性能研究提供了工程应用价值。