特殊多边形蜂窝结构有效传热系数研究

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1、2014年第4期导弹与航天运载技术No.42014总第334期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.334文章编号：1004-7182(2014)04-0036-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20140409特殊多边形蜂窝结构有效传热系数研究郭瑜超，黄河，何俊，吴存利，段世慧（中国飞机强度研究所，西安，710065）摘要：针对一种特殊的多边形蜂窝结构，利用蜂窝胞体各表面之间的角系数和杰勃哈特吸收因子计算蜂窝内部辐射引起的有效传热系数，考虑蜂窝结构本身热

2、传导和辐射传热的耦合作用，得到蜂窝结构的耦合传热系数。计算结果表明，随着温度升高，蜂窝结构内部的辐射传热起主导作用，特别是蜂窝胞体内部上下面通过侧壁的间接辐射传热占据主导地位。为了验证方法正确性，建立了蜂窝胞体的细节有限元模型，数值对比分析表明了该方法的正确性。关键词：多边形；蜂窝结构；有效传热系数；角系数；杰勃哈特吸收因子中图分类号：V414.7文献标识码：AEffectiveHeatTransferCoefficientResearchforaSpecialPolygonalHoneycombStru

3、ctureGuoYu-chao,HuangHe,HeJun,WuCun-li,DuanShi-hui(AircraftStrengthResearchInstitute,Xi’an,710065)Abstract:Aimingataspecialpolygonalhoneycombstructure,usingtheviewfactorsandGebhart’sfactorswithinacell,theeffectiveheattransfercoefficientcausedbyradiationin

4、thehoneycombstructureiscalculated.Thecoupledeffectiveheattransfercoefficientisderived,consideringthecouplingeffectofthehoneycombcore’sheatconductionandheatradiation.Thenumericalresultsshowthatwiththeincreaseoftemperature,theheatradiationwithinthecellplays

5、adominantrole,especiallyfortheindirectradiationbetweenthecell’supperandlowersurfacethroughthesidewall.Tovalidatethecorrectnessofthemethod,adetailedfiniteelementmodelofhoneycombcellisestablishedandthenumericalcomparisonandanalysisdemonstratethecorrectnesso

6、fthemethod.KeyWords:Polygon;Honeycombstructure;Effectiveheattransfercoefficient;Viewfactor;Gebhart’sfactors0引言用于替代S-P方法，该方法可考虑面板和夹芯采用不蜂窝夹层结构具有刚性大、密度小、导热系数低同材料的情况，拓宽了方法的使用范围；以上这些方等优点，是一种性能良好的承力、隔热的结构，广泛法主要针对传统的六边形夹芯蜂窝结构，随着各种新[1~4]应用在航空航天器承力构件、热防护结构的设计。型特殊蜂

7、窝结构的应用，这些方法将不再适用。如图1[8]作为热防护结构的一部分，对蜂窝夹层结构进行传热所示的多边形蜂窝结构，由传统的六边形蜂窝演变而[5][9]特性分析是对热防护结构进行设计和优化的基础。来，P.Innocenti等研究了该蜂窝结构的本身的传热系近年来国内外在蜂窝夹层结构的传热特性分析方数，但由于没有考虑该蜂窝内辐射对传热的影响，在[4][6]面取得了不少成果，Kamran等通过和S-P方法相温度较高时会产生较大误差。似的假定，利用相等周长的方法对六边形蜂窝进行简本文以该特殊多边形蜂窝结构（见图1）

8、沿厚度方化，同时考虑面板和胶粘层的热导率，在二维柱坐标向的传热系数为研究对象，首先计算蜂窝胞体内部各系下，用有限体积法分析了蜂窝结构内辐射与热传导面之间的角系数，然后利用吸收因子计算蜂窝胞体内[7]耦合有效传热系数；Fatemi等利用辐射换热系数计部各面之间的辐射换热系数，并且考虑辐射换热和结算蜂窝夹芯的有效辐射传热系数，计算沿厚度方向传构本身传热的耦合作用，得到该蜂窝结构沿厚度方向热时，将蜂窝胞元简化为等横截面积的圆柱体模型