金属热防护系统高温隔热纤维结构等效导热系数分析

摘要

高温隔热纤维结构的绝热特性是决定金属热防护系统工作性能的关键因素。本文应用有限元分析方法对理想化的氧化铝高温隔热纤维结构模型进行了数值研究，得出了稳态条件下纤维结构内部温度场和热流场，并在此基础上得到纤维结构的等效导热系数，结果与实验吻合较好。并就温度、气体压力以及纤维结构密度等因素对等效导热系数的影响进行了分析。压力和结构密度一定时，隔热纤维结构的等效导热系数随温度的升高而增大；纤维中气体的存在将提高纤维结构的传热性能，在含有气体的隔热纤维结构中，较低温度时，气体导热贡献大，是主要传热方式；较高温度时，辐射换热贡献超过气体导热，成为主要传热方式；温度和压力一定时，纤维等效导热系数随着结构密度的增大而减小。