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切向空气流速度对玻璃纤维增强树脂基复合材料激光烧蚀热的影响 被引量：6
1
作者 张检民 马志亮 +3 位作者 冯国斌 贺敏波 刘卫平 韦成华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期212-218,共7页
烧蚀热可用于材料抗激光加固性能表征和材料的激光加工效率描述。实验研究了亚音速表面切向空气气流速度和激光功率密度对玻璃纤维/树脂复合材料烧蚀热的影响规律,结果表明,相同气流速度下,烧蚀热在100~500 W/cm2激光功率密度范围内先... 烧蚀热可用于材料抗激光加固性能表征和材料的激光加工效率描述。实验研究了亚音速表面切向空气气流速度和激光功率密度对玻璃纤维/树脂复合材料烧蚀热的影响规律,结果表明,相同气流速度下,烧蚀热在100~500 W/cm2激光功率密度范围内先迅速降低然后趋于稳定,转折点约位于200 W/cm2;相同激光作用下,功率密度较低时,烧蚀热随着气流速度提升而变大,功率密度高于一定值（约200 W/cm2）后,烧蚀热随气流速度提升而降低。分析认为材料内部扩散、热解气体燃烧、残碳氧化放热、辐射能量损失、气流剥蚀等多个因素的竞争是激光能量利用效率变化的原因。 展开更多
关键词 激光光学 激光辐照效应 烧蚀热 玻璃纤维复合材料 切向气流速度 激光功率密度
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碳纤维/环氧树脂编织结构激光辐照热传导效应仿真研究
2
作者 卓越洋 贺子安 +5 位作者 刘涛 汪贺 刘兆和 熊小强 陈晓龙 何兵 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期133-143,共11页
本文根据碳纤维/环氧树脂复合材料内部编织结构导致的径向和轴向导热系数差异,以及垂直纤维方向的环氧树脂层和碳纤维层的层叠结构建立了复合导热系数、密度和比热容的阶梯变化模型,并根据材料的物理性质理论给出碳纤维/环氧树脂复合材... 本文根据碳纤维/环氧树脂复合材料内部编织结构导致的径向和轴向导热系数差异,以及垂直纤维方向的环氧树脂层和碳纤维层的层叠结构建立了复合导热系数、密度和比热容的阶梯变化模型,并根据材料的物理性质理论给出碳纤维/环氧树脂复合材料对激光的吸收率数值约为0.96。基于该模型利用COMSOL软件仿真计算了碳纤维/环氧树脂复合材料在高斯激光束平行/垂直材料内部纤维取向辐照的烧蚀行为,得到了激光功率、辐照时间对材料温度、烧蚀深度以及烧蚀热的影响规律。结果表明,激光平行纤维方向辐照材料时,材料向深度导热迅速,易形成较大的烧蚀坑,激光功率设置为400、600、800、1000 W辐照10 s时,分别形成0.642、1.721、2.846、3.990 mm的烧蚀深度;激光垂直纤维方向辐照材料时,材料的温升速率受环氧树脂和碳纤维层的叠加以及环氧树脂热解的热隔绝影响,难以向深度导热,烧蚀深度较浅,在光斑直径为10 mm、激光功率设置为800、1000 W辐照10 s时,分别形成0.567、1.243 mm的烧蚀深度。 展开更多
关键词 碳纤维/环氧树脂复合材料 导热系数 阶梯变化模型 温度场 烧蚀深度 烧蚀热
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激光参数对C/SiC复合材料烧蚀热的影响 被引量：3
3
作者 彭国良 张相华 +3 位作者 王玉恒 闫辉 高银军 郑艳丽 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期132-136,共5页
复合材料的抗激光烧蚀性能一般用烧蚀单位质量所需的激光能量(即烧蚀热)表征,这种表征方式忽略了激光强度与稳定性的影响。以C/SiC复合材料为例,在材料表面热化学平衡分析的基础上,基于复合材料激光烧蚀效应数值模拟程序,计算了不同参... 复合材料的抗激光烧蚀性能一般用烧蚀单位质量所需的激光能量(即烧蚀热)表征,这种表征方式忽略了激光强度与稳定性的影响。以C/SiC复合材料为例,在材料表面热化学平衡分析的基础上,基于复合材料激光烧蚀效应数值模拟程序,计算了不同参数下激光辐照复合材料的烧蚀热,分析了强度、频率、占空比等激光参数对烧蚀效率的影响。研究结果表明,烧蚀热与占空比、激光强度有关,与重复频率关系不大。激光强度越大,烧蚀热越小;占空比减小,单位烧蚀质量所需的能量增大,即烧蚀热随占空比的减小而增大;在平均功率密度及占空比相同的前提下,不同重复频率对加热影响很小。对C/SiC复合材料的激光烧蚀,相同平均功率密度下,激光强度不稳定性越大,烧蚀热的期望值越小。 展开更多
关键词 激光技术 烧蚀热 C SIC复合材料 激光参数 不稳定性
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Φ1m电弧风洞大尺度防隔热组件烧蚀热结构试验 被引量：11
4
作者 陈连忠 程梅莎 洪文虎 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期71-73,共3页
针对大面积区域高焓、低热流、长时间气动加热环境,对1m电弧风洞地面模拟试验系统进行了建设与完善,并引入了石英灯辐射辅助加热技术,对400mm×400mm大尺度模型进行了试验,结果表明这种联合加热方式能够有效用于大尺度模型防、隔热... 针对大面积区域高焓、低热流、长时间气动加热环境,对1m电弧风洞地面模拟试验系统进行了建设与完善,并引入了石英灯辐射辅助加热技术,对400mm×400mm大尺度模型进行了试验,结果表明这种联合加热方式能够有效用于大尺度模型防、隔热及烧蚀热结构性能考核试验研究。 展开更多
关键词 大尺度 电弧风洞 防隔热性能 烧蚀热结构
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大尺度空气舵超声速烧蚀热结构试验 被引量：4
5
作者 张友华 董永晖 陈连忠 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期78-80,共3页
针对全尺寸大尺度空气舵热环境参数,对地面试验的流场参数进行了计算,设计了测试探头,进行了流场校测。将校测结果与计算结果进行了比较分析,结果表明二者吻合较好,最大偏差在30%以内。校测后的流场已成功应用于试验。
关键词 大尺度空气舵 烧蚀热结构 流场
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一种新的烧蚀热响应算法在质量估算中的应用 被引量：3
6
作者 王俊 杨洋 +1 位作者 周毅 柴秀丽 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期66-74,共9页
针对预测飞行器再入过程中气动热流引发的烧蚀热响应导致热防护罩表层材料质量损耗的问题,研究了热防护罩的几何模型和烧蚀质量估算的方法,通过建立三自由度再入轨迹动力学方程,应用修正的牛顿流体理论计算气动系数,以及Detra-Kemp-Ridd... 针对预测飞行器再入过程中气动热流引发的烧蚀热响应导致热防护罩表层材料质量损耗的问题,研究了热防护罩的几何模型和烧蚀质量估算的方法,通过建立三自由度再入轨迹动力学方程,应用修正的牛顿流体理论计算气动系数,以及Detra-Kemp-Riddell和Tauber-Sutton理论计算驻点热流密度和热辐射,利用一维非线性热传导方程模拟了碳化材料的烧蚀过程,提出了基于Newton-Raphson和TDMA的烧蚀热响应算法估计飞行器热防护罩质量损耗的方法。通过分析,实现了再入全过程热防护材料烧蚀深度连续动态变化的预测,能够有效替代热平衡积分法,估算的烧蚀质量为优化热防护罩的几何模型和再入轨迹提供了参考依据。 展开更多
关键词 烧蚀热响应 热防护罩 再入飞行器 质量损耗 有限元
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电弧风洞加热条件下聚四氟乙烯烧蚀热响应特性
7
作者 郝金波 那伟 陈政伟 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期12-15,共4页
高温加热条件下,由于聚四氟乙烯的热解,对烧蚀温度场计算结果有较大影响,为了提高聚四氟乙烯烧蚀温度场计算精度,建立了聚四氟乙烯烧蚀温度场计算方法,对电弧风洞加热条件下聚四氟乙烯表面烧蚀热响应特性进行了验证研究。理论计算和试... 高温加热条件下,由于聚四氟乙烯的热解,对烧蚀温度场计算结果有较大影响,为了提高聚四氟乙烯烧蚀温度场计算精度,建立了聚四氟乙烯烧蚀温度场计算方法,对电弧风洞加热条件下聚四氟乙烯表面烧蚀热响应特性进行了验证研究。理论计算和试验测量结果对比表明:230~323℃升温区间内,随时间增长,温度逐渐升高,理论计算与试验测量结果变化趋势一致;323~680℃升温区间内,随时间增长,试验测量温度逐渐升高,理论计算温度为定值,理论计算与试验测量结果存在一定偏差;680~390℃降温区间内,随时间增长,温度降低,理论计算高于试验测量值,这与理论计算烧蚀量存在偏差有关。采用聚四氟乙烯材料烧蚀温度场计算方法,可以有效模拟高温加热条件下聚四氟乙烯热响应特性,从而为产品设计提供参考。 展开更多
关键词 聚四氟乙烯 烧蚀热响应 温度场
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