一种热防护材料传热模型修正方法技术

本发明专利技术提供一种热防护材料传热模型修正方法，包括以下步骤：制造热防护材料试验件；获得热防护材料试验件的初始导热系数、比热容和密度；将热防护材料试验件安装到试验用工装上；按照试验条件对热防护材料试验件进行电弧风洞试验，测量试验过程中的试验件背面温升曲线、工装温升曲线和冷却水温升曲线；建立初始传热模型并进行传热计算；确定计算模型的边界条件；根据建立的边界条件和测试得到的试验件背面温升曲线修正热防护材料试验件的传热模型。本发明专利技术提高了热防护材料的传热模型计算的精度，并解决了同类材料不同厚度、不同温度和不同压力等不同条件下的传热问题，减少了试验的时间和经费的支出。

【技术实现步骤摘要】
一种热防护材料传热模型修正方法
本专利技术属于热防护材料性能评价
，具体涉及一种热防护材料传热模型修正方法。
技术介绍
目前，国外航天大国均在大力开展高速飞行器的研制工作，对于热防护材料及其结构在使用条件下的性能评价需求也日趋急迫。为了实现更高的结构质量比，对于热防护材料及其结构的设计方法正在由粗放的考核通过式向精细的设计验证式过渡。该类热防护材料一般具有耐高温、低密度、非均质的特点，材料内部为多孔结构，孔隙率一般大于85％，孔径在10nm～100nm。孔结构的存在降低了材料的密度(一般不大于0.65g/cm3)和导热系数(一般不大于0.05W/m·K)，提高了材料的隔热性能，但也给评价该类材料的隔热性能带来了难题。传统的评价材料的隔热性能一般需要材料的热物性参数作为支撑，主要包括：导热系数、比热容和密度。现有导热系数测试设备测量材料的导热系数一般采用水流量平板法或者量热计法进行测试。导热系数的测试原理是利用设备，在材料的测试方向构造一个稳定的温度梯度条件，通过测量穿过热防护材料到达热防护材料背面的热流值来计算材料的导热系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热防护材料试验件，其特征在于，包括热防护材料和金属底板，所述的热防护材料长度和宽度的尺寸比所述金属底板的长度和宽度的尺寸大，所述的热防护材料和所述金属底板通过耐高温胶粘结。/n

【技术特征摘要】
1.一种热防护材料试验件，其特征在于，包括热防护材料和金属底板，所述的热防护材料长度和宽度的尺寸比所述金属底板的长度和宽度的尺寸大，所述的热防护材料和所述金属底板通过耐高温胶粘结。


2.根据权利要求1所述的一种热防护材料试验件，其特征在于，所述的热防材料和金属底板均采用截面为正方形的长方体。


3.根据权利要求2所述的一种热防护材料试验件，其特征在于，所述的热防护材料正方形截面尺寸为100mm～150mm，厚度尺寸不小于8mm，所述的金属底板正方形截面尺寸比热防护材料正方形截面尺寸小10～20mm，厚度尺寸为2mm～6mm。


4.如权利要求1-3所述提供一种热防护材料传热模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
制造热防护材料试验件；
获得热防护材料试验件的初始导热系数、比热容和密度；
将热防护材料试验件安装到试验用工装上；
按照试验条件对热防护材料试验件进行电弧风洞试验，测量试验过程中的试验件背面温升曲线、工装温升曲线和冷却水温升曲线；
根据试验条件和试验件的安装状态对安装试验件后的整个工装建立有限元计算模型，根据获得的热防护材料试验件的初始导热系数、比热容和密度建立初始传热模型并进行传热计算；
根据试验中测量的冷却水温升曲线和工装边界温升曲线进行传热计算，确定计算模型的边界条件；
根据建立的边界条件和测试得到的试验件背面温升曲线修正热防护材料试验件的传热模型。


5.根据权利要求4所述的一种热防护材料传热模型修正方法，其特征在于，所述的步骤还包括对多个厚度的热防护材料试验件建立传热模型，将获得的结果进行拟合，获得适用于多厚度的传热模型。


6.根据权利要求4所述的一种热防护材料传热模型修正方法，其特征在于，所述的热防护材料试验件和工装之间设置隔热垫，所述的隔热...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹杰，杨礼芳，韩乐，王飞，黄正石，易斯男，吕文亮，李晶，谢龙，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11