高温烧蚀条件下 C/C材料热力耦合场模拟

摘要

热防护材料在高温、高焓、高压环境中因物理、化学和力学因素造成质量损失引起材料烧蚀,使其热力学和热物理性质发生不可逆变化,表现出复杂的非线性特征.通过对碳基复合材料热化学烧蚀机理分析,由质量守恒、能量守恒及系统化学反应的热化学平衡原理,建立相应的热化学和热力学烧蚀模型.基于材料线烧蚀引起边界移动建立热传导方程;对温度场以及热应力场求解时充分考虑材料变物性特征.通过数值模拟表征材料在高温烧蚀条件下的动态热力学行为,与实验结果吻合较好,实现了材料在高温、高过载等复杂因素耦合作用下的实时仿真.