三维炭纤维预制体孔隙模型与气体传质计算

摘要

通过建立三维正交结构炭纤维预制体宏观孔隙网络结构几何模型和化学气相渗透(CVI)工艺过程中反应气体在孔隙网络中的数学传质模型,研究预制体的孔隙网络结构对CVI工艺过程中气体的比渗透率和复合材料最终致密度的影响.研究结果表明:三维正交结构炭纤维预制体的宏观孔隙结构在空间上可以看成是由呈周期性排列的体心立方"晶胞"构成;X,Y和Z3个方向纤维束直径大小及比例关系决定三维正交结构炭纤维预制体宏观孔隙网络的结构和形状,也是决定反应气体在孔隙中的比渗透率和复合材料最终致密度的重要因素;当X,Y和Z3个方向纤维束直径的比例关系一定时,不同预制体在CVI增密过程中比渗透率随孔隙率变化的趋势相同;复合材料的最终致密度一定;比渗透率随纤维束直径增大而略有增大.