项目名称: 轻质夹芯主动冷却防护结构的热力耦合机理及优化设计研究

项目编号: No.11202164

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 谢公南

作者单位: 西北工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 主动冷却热防护系统以其冷却能力强、抵抗高热流密度的长时间加热等优点成为解决高超声速飞行器防热问题的有效方法之一。为此,本项目提出夹芯主动冷却技术与热防护结构相结合及其结构优化这一基础研究课题。拟采用理论计算与实验分析相结合的方法对夹芯主动冷却热防护结构的防热性能评价、热力耦合机理、宏观结构优化和微细观结构优化进行研究;试验测量多孔隔热材料在不同温度和压力下的有效热导率,设计和制造主动冷却金属热防护结构并实验测试其整体性能,为实际工程应用提供数据支持。本项目特色在于将夹芯主动冷却方式引入到热防护结构中,发展耦合计算技术揭示耦合环境下主动冷却热防护结构的热力耦合机理;发展优化设计技术得到宏观结构和微观结构的轻质化构型。该项目不仅探索了其中气动力学、传热学、固体力学与结构优化的基础问题,对拓宽主动冷却技术及优化设计技术在主动冷却热防护结构的应用也具有很强的指导意义。

中文关键词: 飞行器;热防护系统;热力耦合;主动冷却;优化设计

英文摘要: Actively cooled thermal protection system is an effective way to solve the problem of thermal protection of high-speed aircraft because it owns high cooling capacity, resistance of long time high heat flux heating. In this sense, to satisfy the developed requirments of high-speed aircraft,this proposal brings forward such fundamental research of combination of advanced actively cooling technologies through sandwich cores and thermal protection structures and of their optimization designs. In the proposal, numerical and experimental investigations will be performed for performance evaluation of thermal protection,thermal and mechanical coupling mechanism, optimizations of macrostructures and microstrutures. The effective thermal conductivity of materials will be also measured. Finally, in order to valid the computations and optmizations and to support real engineering applications, the actively cooled matellic thermal protection structures will be designed and manufactured, and then be tested by the experimental systems. The novel features of the proposal are that introduction of advanced actively cooling technologies through sandwich cores and optimization designs of thermal protection structures,and that development of coupling algorithm to investigate thermal and mechanical coulping mechanism, and that develo

英文关键词: Space Aircraft;Thermal Protection System;Thermo-Mechanical;Actively Cooling;Optimization Design

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