基于流体动力学的热压罐框架式模具温度场优化

摘要

热压罐固化技术已经成为复合材料生产过程中重要的成型技术,在航空航天领域已被广泛应用。针对该技术在复合材料固化过程中存在温度分布不均匀导致材料内部结构不均匀的问题,基于流体流速对对流换热的影响,提出一种热压罐成型框架式模具温度场优化方法。该方法通过逐步减小工作流体流通面积,提高其流速,增强对流换热,利用流体流速的变化来补偿流体自身因热传递而损失的温度,从而达到改善模具型面温度分布的不均匀性,解决复合材料固化梯度较大的问题。利用多物理场仿真软件COMSOL对上凸型、直板型和下凹型变截面的模具进行流体与固体耦合计算,对比分析模具型面温度分布。结果表明,直板型框架式模具型面温度分布的均匀性最好,同时还具有改装成本低廉、结构简单、易于实现等特点。