含相变材料热防护结构一体化设计与试验
Design and Experimental Investigation of Integrated Thermal Protection Structure Containing Phase Change Material Layer
查看参考文献20篇
|
文摘
|
利用相变材料储热密度大、比热容高等优势,设计了一种含相变材料的新型一体化热防护结构(PCM-ITPS),并通过数值计算分析了其隔热特性。结果表明,在一体化热防护结构底板处铺设相变材料可吸收热短路效应导入的过量热载,改善结构的隔热性能。然后设计并制备PCM-ITPS试验件,通过隔热性能测试试验对结构隔热特性进行验证。在此基础上进行热应力分析验证其承载性能,并以结构参数为设计变量,隔热和承载性能要求为约束条件,实现了PCM-ITPS结构的轻量化设计,优化后PCM-ITPS方案相对传统ITPS方案减重23.35%。以上工作为促进热防护系统的设计-制造一体化进程提供必要的理论储备与技术支持。 |
|
其他语种文摘
|
This paper designs a new type of ITPS containing phase change material layer (PCM-ITPS).The numerical simulation is conducted to discuss the impact of the PCM on the thermal protection performance,and the PCM-ITPS unit cell test samples are manufactured to test the thermal protection performance.Both numerical simulation and test results prove the excellent thermal protection performance of the PCM-ITPS.On this basis,the thermal stress finite element simulation of the model is completed to verify its mechanical performance.Furthermore,the platform for the automatic design and optimization is built for the PCM-ITPS.With the structural dimensional parameters as the design parameters and the performance requirements as the constraints,the lightweight design of the integrated thermal structure is accomplished.As a result,the mass of the optimized PCM-ITPS is reduced by 23.35% compared with the optimized traditional ITPS.In conclusion,this work is able to provide the theoretical and technical support for the integrated design and manufacturing processes of a thermal protection system. |
|
来源
|
宇航学报
,2019,40(3):352-361 【核心库】
|
|
DOI
|
10.3873/j.issn.1000-1328.2019.03.013
|
|
关键词
|
一体化热防护结构
;
隔热性能
;
热应力
;
定形相变材料
;
轻量化设计
|
|
地址
|
1.
哈尔滨工程大学机电工程学院, 哈尔滨, 150001
2.
中国科学院力学研究所, 中国科学院流固耦合系统力学重点试验室, 北京, 100190
|
|
语种
|
中文 |
|
文献类型
|
研究性论文 |
|
ISSN
|
1000-1328 |
|
学科
|
航天(宇宙航行) |
|
基金
|
国防基础科研重点项目
;
国家自然科学基金
|
|
文献收藏号
|
CSCD:6456914
|
参考文献 共
20
共1页
|
|
1.
黄伟. 临近空间高超声速飞行器关键技术及展望.
宇航学报,2010,31(5):1259-1265
|
CSCD被引
69
次
|
|
|
|
|
2.
李锌. 一种热平衡等温机制的新型热防护及相关技术.
宇航学报,2013,34(12):1644-1650
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
3.
王琪. 轻质热防护系统波纹夹芯结构热力耦合分析.
应用数学和力学,2013,34(2):172-182
|
CSCD被引
14
次
|
|
|
|
|
4.
Villanueva D C. Dynamic Design Space Partitioning for Optimization of an Integrated Thermal Protection System.
AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference,2013
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
5.
解维华. 新型一体化热防护系统热力分析与试验研究.
航空学报,2013,34(9):2169-2176
|
CSCD被引
7
次
|
|
|
|
|
6.
Kumar S. Probabilistic Optimization of Integrated Thermal Protection System.
AIAA/ISSMO Multidisciplinary Analysis and Optimization Conference,2013
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
7.
Bapanapalli S K.
Design of an integral thermal protection system for future space vehicles,2007
|
CSCD被引
3
次
|
|
|
|
|
8.
Johnson S. Development of New TPS at NASA Ames Research Center.
AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference,2013
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
9.
胡兆财.
一体化热防护系统梯度腹板的设计与材料制备,2016
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
10.
孟松鹤. 一体化热防护技术现状和发展趋势.
宇航学报,2013,34(10):1295-1302
|
CSCD被引
23
次
|
|
|
|
|
11.
Daryabeigi K.
Characterization of Structurally Integrated TPS for Hypersonic Vehicles
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
12.
Pichon T. Thermal Protection Systems Technologies For Re-Entry Vehicles.
Aiaa/ahi Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference,2013
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
13.
王琦.
基于仿生观念的轻质薄壁结构隔热承载一体化设计,2011
|
CSCD被引
2
次
|
|
|
|
|
14.
杨强.
一体化热防护系统设计与综合效能评估方法研究,2013
|
CSCD被引
3
次
|
|
|
|
|
15.
王爱华. 等热流条件下相变导热仿生优化.
宇航学报,2005,26(2):239
|
CSCD被引
1
次
|
|
|
|
|
16.
周祥发. 二氧化硅气凝胶隔热复合材料的性能及其瞬态传热模拟.
国防科技大学学报,2009,31(2):36-40
|
CSCD被引
7
次
|
|
|
|
|
17.
李东辉. 金属热防护系统瞬态传热数值模拟方法研究.
宇航学报,2009,30(3):1195-1200
|
CSCD被引
3
次
|
|
|
|
|
18.
Sarι A. Thermal conductivity and latent heat thermal energy storage characteristics of paraffin/expanded graphite composite as phase change material.
Applied Thermal Engineering,2007,27(8):1271-1277
|
CSCD被引
97
次
|
|
|
|
|
19.
Sobolciak P. Thermal characterization of phase change materials based on linear low-density polyethylene, paraffin wax and expanded graphite.
Renewable Energy,2016,88:372-382
|
CSCD被引
9
次
|
|
|
|
|
20.
叶福丽. 基于多岛遗传算法的生物组织三维温度场重构研究.
生物医学工程学杂志,2016,33(4):666-673
|
CSCD被引
2
次
|
|
|
|
|
了解气象卫星更多信息，请访问