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时间:2019-11-26
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1、V01.20No.1航天器工程第20卷第1期8SPACECRAFTENGINEERING2011年1月多孔介质隔热材料中的辐射热传递分析范绪箕(上海交通大学机械与动力工程学院,上海200030)摘要新型的多孔材料以其重量轻、强度高备受航天工程设计人员的亲睐,尤其是作为隔热材料使用,可以说是航天工程热防护系统的热门材料。多孔介质在辐射热传递方面具有吸收发射和散射的功能,这些功能在其接受外来热流的作用下,于内部达到热能量平衡,求解这一平衡方程就可以求出辐射热流在材料中的分布。由于求解这一方程的困难,许多学者对材料特性作
2、出了不同的简化,取得了多种近似的结果。文章不直接对材料特性做任何假设,而是根据预测模拟一个温度分布和热流强度的周向分量,采用分离变量法来求解热流强度,虽然分离变量法也关系到材料特性变化,然而可以根据曲线拟合法采取接近于实际的模拟,再通过迭代运算求得辐射强度更好的结果。关键词多孔介质;吸收;发射;散射;分离变量;曲线拟合中图分类号:V45文献标志码:A文章编号:1673-874812011)01-0008—06ontheRadiativeHeatTransferinthePorousMediumFANXuji(Sch
3、oolofMechanicalandPowerEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Inthelightofthelightweightandhighstrengthofthenewtypeofporousmaterials,itisfavouredbythedesignersofaerospaceengineering,especiallywhenitisusedasinsulationma—terial,henc
4、eitcanbereckonedasademandingmaterialintheheatprotectionsystemsofaero—spaceengineering.Radiativeheattransferassociatewithaporousmediumconsistsofheatenergyabsorption,emissionandscattering,whichattainequilibriumundertheexternalheat.Becauseofthedifficultiesinsolvi
5、ngthisequilibriumequation,manyresearchersmadesimplificationsbymakingdifferentassumptionsonthematerialpropertiestoobtainapproximiateresults.Thispa—perisintendedtOavoidtheseassumptions,insteadbysimulatingapredictedtemperaturedistri—butionandradialintensityofradi
6、ationinmethodofseparationofvariabletOsolvefortheradia—tireintensity.AlthoughthemethodwouldinrelationtOchangesofthematerialproperties,throughthemethodofcurvefittingonecouldadjustthesimulationstOmakethemmoreclosetotheirtruevalue,henceforthbyiterationprocessestoo
7、btainbetterresultfortheradiativein—tensity.Keywords:porousmedium;absorption;emission;scattering;separationofvariable;curvefit—ting收稿日期:2010—10—25;修回日期:2010-ll—19作者简介:范绪箕(1914一),男.教授.曾任上海交通大学校长,1955年被评为一级教授,获1978年全国科学大会一等美、1985年国家科技进步美等多项国家级美励,研究方向为气动加热与热防护系统.第
8、1期范绪箕:多孑L介质隔热材料中的辐射热传递分析91引言隔热材料是用于减少结构物与环境热交换的一种功能型材料,对于航天工程来说,为了防止高温热气流烧蚀,火箭发动机燃烧室或气动加热烧蚀飞行器机体都必需采用隔热材料。通常隔热材料由轻质疏松的纤维状材料、轻质多孔状材料或颗粒状松散填充材料等制成,通过松散材料中的微小气孔使热辐射经反射、散射和吸收而降低到最低。例如:
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