船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构设计与验证

根据多晶莫来石纤维、金属碰钉和碳纤维双轴向织物的材料特性,进行船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构设计。在完成材料选择和试样制备后,对设计的船用碳纤维夹芯复合材料防火隔热结构进行耐火试验验证。试验结果表明,试样的完整性和隔热性均合格。

MEMS微型热敏传感器的隔热结构及其性能分析

MEMS微型热敏传感器在流动测量领域有重要应用,而隔热结构对传感器性能有着决定性影响。综合六种常见的隔热结构,借助有限元计算研究对比了硅基底上不同隔热层材料、硅基底上有无隔热空腔结构、全聚合物柔性基底、全硅基底等对传感器灵敏度、热响应速度的影响情况,结合对热敏传感机理的分析进行了影响原因及其规律探讨。该研究可为微型热敏传感器的隔热结构设计及其性能优化提供参考依据。

再入飞行器多层隔热结构优化分析

针对可重复使用飞行器再入过程中热防护系统的复杂传热问题,采用有限元方法对可重复使用飞行器多层隔热结构(MLI)进行参数化求解,预测内部结构瞬态温度响应,对具4层反射屏的多层隔热结构进行优化设计,分析影响隔热性能的多个因素(如反射屏的分布,屏间纤维厚度和最上层反射屏与热边界距离)对隔热性能的影响规律,为多层隔热结构的优化设计提供相关参考。

多层高温隔热结构的传热特性

建立了高温多层隔热结构传热计算模型,采用蒙特卡罗方法模拟每个半透明隔热材料层内的一维辐射传递,采用有限体积法对多层隔热结构辐射导热耦合换热能量方程进行求解,对多层隔热结构的瞬态传热及热响应进行了数值模拟分析,研究了反射屏个数等因素的影响。结果表明,反射屏对多层结构隔热性能的影响取决于隔热材料的辐射特性与导热性能,当隔热材料衰减系数小时,将屏布置于高温区可提高隔热性能,当衰减系数大时,反射屏布置在低温区进行蓄热则更加有利。

塞块式量热计隔热结构的改进与试验分析

为了提高塞块式量热计的热流测量精准度,对其隔热结构进行了改进:将原隔热套改为中空结构,大幅度减小量热基体的不稳定侧向传热;设计了与改进隔热套匹配的封装壳结构,使量热计标定时的隔热特性能够完整保留至测试环境中。经数值计算和优化,确定了量热计各部件的较优尺寸,验证了改进措施的有效性。热流标定对比试验结果表明:改进后的塞块式量热计的测量准度和精度都有较大提高。风洞试验考核结果表明:单个塞块式量热计的重复性精度优于3%;不同塞块式量热计的个体差异小,在对称位置,测量偏差小于3%;与水冷戈登计比较,相同来流条件下测量偏差小于4%。

基于多目标的高速列车隔热结构拓扑优化

车体隔热结构的特性是评价高速列车车体质量的一个重要性能参数。以刚度、隔热与质量为指标,针对地板、侧墙及平顶等车体结构,通过参数优化降低型材厚度(增加玻璃棉毡的厚度)来提高隔热性能,通过拓扑优化改善传力路径,提高刚度性能,给出了各结构的优化结果。在可制造化处理的基础上,通过有限元仿真,刚度、隔热与质量性能均得到了提高,验证了所提出方案和方法的有效性。本文为高速列车车体隔热结构的设计提供了一种新途径。

隔热结构对塞块式量热计热流测量的影响

塞块式量热计是热结构试验中常用的热流传感器,其侧向传热是测量误差的重要来源。在对塞块式量热计传热分析的基础上,设计了一种改进型隔热结构,并提出了一种基于半无限大体假定的热损失修正方法。通过建立塞块式量热计的有限元数值模型,分析了量热塞与隔热材料的接触热阻对数据处理结果的影响,在接触热阻较大时(R=1×10-3 m2·K/W),未修正时最大测量误差不超过-9%,而修正后最大误差超过了20%;在接触热阻较小时(R=1×10-4 m2·K/W),未修正时的最大测量误差约-20%,修正后则不大于1.5%。可见该修正方法只适用于接触热阻较小的情况。。数值模拟结果还表明,在隔热层表面附近增加金属尖楔的改进型结构,隔热材料最高温度从超过2000℃降低到300℃以下,有利于保护隔热材料不被烧损,间楔与传感器之间的换热面积只有总侧向面积的约2.9%,两者之间的换热几乎不影响数据处理方法的选择。

热防护系统多层隔热结构传热分析及性能研究

由外部高温合金壳板及内部多层隔热结构组成的金属热防护系统被认为将在未来重复使用运载器上大面积采用。分析了多层隔热结构内导热与辐射的复合换热问题。采用二热流近似方法分析了纤维席内的辐射热流。分析了多孔介质纤维席内气体、固体有效导热系数。并应用有限差分法建立了多层隔热结构瞬态传热数值分析模型。反射屏层数、发射率及纤维席厚度、密度是多层隔热结构重要的设计参数。详细的分析了这些参数对多层隔热结构隔热性能的影响,总结了提高多层隔热结构隔热性能的方法。

寒区隧道中玻化微珠保温砂浆隔热结构体系研究

如何在隧道中采取行之有效的冻害防治措施,保证安全运营,是当前隧道工程界迫切需要解决的问题。笔者针对寒区隧道的冻害防治技术之一——保温隔热材料防冻措施,提出玻化微珠保温砂浆隔热结构体系,用玻化微珠保温砂浆隔热层代替原来的有机保温材料隔热层,通过保温砂浆试验研究与隔热层结构设计计算,进一步达到隧道保温防冻技术的要求。

TPS多层隔热结构数值分析方法研究

多层隔热结构作为不承载的隔热层是金属热防护系统中重要的组成部分。多层隔热结构内存在复杂的多种传热形式的耦合 ,文中详细地分析了多层隔热结构导热与辐射的复合换热问题 ,用二热流近似方法分析了纤维席内辐射热流。应用非线性全隐式有限差分法建立了多层隔热结构瞬态传热分析模型 ,并将该模型的预测结果与实验值进行对比。

LNG项目的隔热结构设计

结合广东LNG项目的实例,综合分析了几种隔热材料的性能,从中进行选择,进而确定隔热结构,为同类型工程项目的隔热设计工作提供了参考。

金属多层隔热结构反射屏热阻对传热性能影响数值分析

针对金属多层隔热结构中反射屏的附加辐射热阻、反射屏与纤维层的接触热阻对热传导性能的影响展开数值分析,首先基于有限容积法和二热流法建立了离散化的系统热传导方程组,然后分析计算了反射屏在瞬态和稳态热传导过程中对辐射热流的抑制以及等效的附加辐射热阻;最后结合多点接触热阻分析理论,推导了反射屏与纤维层接触热阻的计算公式,并分析了纤维层填充压力和松紧度对接触热阻和热传导性能的影响,从而为改进金属多层隔热结构的性能和可靠性提供了参考。

环境试验箱隔热结构传热特性的实验研究

环境试验箱是在给定时间内达到+40^-30℃高低温的试验用小型制冷装置(试验箱配有全自动的微机控制系统能完成各项试验的数据记录)。对试验箱围护结构(隔热层)在降温阶段非稳态传热特性进行了实验研究。通过试验数据分析,对隔热层在降温过程的一维大平板非稳态传热问题进行了内部温度场随时间变化关系的讨论,同时对试验箱隔热层随时间变化的放热量进行了分析,对有特殊要求的制冷装置在节能方面的设计提供了一定的参考数据。

高真空隔热油管隔热机理及隔热结构的研究

通过分析视导热系数对井筒热损失的影响,以及对导热、对流、辐射三种传热机理的深入分析,找出了减少导热、降低自然对流、抑制辐射的有效途径,并研制出真空隔热结构,对指导高真空隔热油管的生产有着重要的意义。

典型C/CSi盖板隔热结构优化分析

针对典型环境条件下C/CSi盖板隔热结构进行瞬态有限元传热分析,模拟隔热结构内部的辐射和传导复合传热,建立相应质量分析模型。通过对双层纤维隔热结构进行传热分析,得到隔热层体积比变化对隔热性能的影响规律。针对双层纤维C/CSi盖板隔热结构,以各层纤维材料体积比和厚度值为变量,实现底层结构温度和隔热结构质量的优化。分析发现当质量和隔热层厚度一定时,小体积比薄外层隔热纤维与大体积比厚内层隔热纤维匹配能达到较好隔热效果;而在温度限制条件下,各层纤维体积比相对一致时结构总体质量最轻。

隔热结构中热桥传热的分析与计算

隔热结构中的热桥传热计算是工程设计中的一个难点。本文在热桥传热理论分析的基础上，提出了一种新的热场畸变法。新热场畸变法计算简便，而且计算精度比传统的近似法大大提高，其计算结果也与数值解基本一致，新的热场畸变法是热桥传热工程设计比较理想的方法。

炼厂管式加热炉炉顶隔热结构的设计

以炼油厂管式加热炉炉顶隔热结构的设计为中心,叙述了三十多年来炉顶设计与使用的状况,分析了存在的问题,对几种典型炉顶的散热损失、造价、性能作了比较,并指出改进结构与应用新材料对保证炉子安全生产的作用。

新型耐高温多层隔热结构研究

为了改善传统应用的多层隔热材料的耐温及隔热效果等性能,以耐高温硅酸铝纤维纸和石英纤维网为基体材料,疏水性SiO2气凝胶颗粒为隔热填料,采用粘结工艺制备了新型耐高温多层隔热结构.采用石英灯阵列光电加热装置测试该结构冷面温度随时间的变化情况,采用PBD-02P平板导热仪测试各个指定温度下的导热系数,采用扫描电镜表征胶层的微观形貌.研究改变疏水性SiO2气凝胶颗粒添加量对导热系数的影响,结果表明,当疏水性SiO2气凝胶颗粒与耐高温胶粘剂质量比为2∶40时制备出的试样具有最低导热系数.这种新型耐高温多层隔热结构最高使用温度可达1000℃,平均密度小于0.25g/cm3,热面温度为1000℃时最佳配比试样的导热系数仅为0.080W/(m·K).该结构优异的综合性能能够很好地应用于航空航天隔热领域.

飞机隔热结构热桥效应分析与实验

针对飞机隔热结构中金属筋条的热桥问题,设计了两类典型飞机隔热结构构型。为了研究分析热桥效应对隔热性能的影响,对各构型进行瞬态热传导有限元分析,得到在热面温度分别为100℃,200℃,300℃,424℃时考核点的温度,并通过隔热性能实验验证了有限元方法的有效性。结果表明:热桥对隔热结构的隔热性能有较大影响,设计隔热结构时应充分考虑热桥现象;提出了热桥阻断的方法。

干式量热器测量隔热结构热性能实验研究

设计搭建一套基于两级G-M制冷机的圆筒形干式量热器装置,首先分析铜制和铝制量热杆对装置误差的影响,其次对3组不同的隔热结构进行热性能实验测试,并研究不同的边界温度对隔热结构热性能的影响。实验结果表明,铝制量热杆测量误差更小;在高真空环境下,隔热泡沫对复合结构的绝热性能影响不大,MLI或者VDMLI起主要绝热作用;分别改变冷边界温度和热边界温度对隔热结构热性能的影响不同,热边界温度一定,冷边界温度由20 K增大到100 K时,通过隔热结构的热流密度略有减小;冷边界温度一定,热边界温度由300 K增大到350 K时,通过隔热结构的热流密度急剧增大。