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炭化烧蚀热防护材料深度热解的多尺度模拟。 (英语) Zbl 1430.76008号

概述:烧焦烧蚀热防护系统通常用于保护高超音速或空间探索飞行器的有效载荷免受高热负荷的影响。与炭化烧蚀材料热解相关的物理现象非常复杂。现有的表面烧蚀模型是基于各种假设建立的,这些假设在工程设计过程中引入了很大的不确定性,并且无法在工程水平上直接评估不确定性。本研究提出一个多尺度数值模型来模拟炭化烧蚀剂的深度热解过程。首先,开发、验证和验证了一个数值模型,用于模拟热解气体作为连续体通过烧蚀材料的多孔炭层的传输和化学反应。设计连续体数值模型是为了考虑深度热质传递和热解气体化学动力学的影响,而现有的表面烧蚀模型中缺少这些影响。接下来,使用原子模拟作为工具来确定从原始材料进入煤焦层的热解气体成分,并确定热解气体之间相互作用的主要反应路径。热解气体成分和动力学化学模型旨在减少与用于模拟热解气体在表面烧蚀过程中通过煤焦的传输和反应的连续体数值模型相关的不确定性。本文介绍了多尺度热解模型开发的现状以及验证和验证研究的结果。

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全文: 内政部

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