一种一体化热防护承力结构的设计研究

采用ITPS(Integrated Thermal Protection Systems)承力结构的方法,开发了基于PATRAN PCL语言的参数化建模程序,能够自动、快速地建立该类型结构的有限元模型。通过改变腹板与底面板之间的夹角,得到了ITPS最佳热短路模型。通过数值分析研究了镂空腹板对ITPS承载能力及隔热性能的影响。结果表明,腹板与底面板夹角76°时,ITPS静力分析的最大等效应力达到极小值,镂空腹板高度和倒角半径的综合设计关系到ITPS优化设计的成败。在镂空腹板宽度和高度相同的情况下,应该优选倒角半径大的镂空腹板结构形式。同时,镂空腹板改善了ITPS底面板的温度均匀性。镂空腹板的数值分析结果为ITPS结构优化设计提供一定的参考和依据。

考虑瞬态效应的承载隔热多功能结构拓扑优化

同时满足承载和隔热要求的多功能结构在高超飞行器热防护结构设计中倍受关注。实际隔热材料通常承载能力弱,而高承载材料隔热性能差,如何在有限空间内协同结构的承载与隔热成为关键问题。高超飞行器气动加热时间有限,存在加热时间短、热荷载变化大的特点。因此结构设计需要考虑时间因素和瞬态效应,而现有稳态传热与承载的多功能协同优化设计模型无法解决上述问题。为此,本文建立了考虑瞬态效应的承载隔热多功能结构拓扑优化的设计模型和求解方法,给出了目标和约束的解析敏度计算格式。该方法以密度法为基础,考虑体积约束,通过以结构柔顺性最小为设计目标,同时以区域温度控制函数为设计约束,实现结构刚度与隔热多功能设计要求。具体的算例表明,本文提出的优化模型能够准确考虑结构的瞬态效应,实现在给定许用温度和工作时间条件下隔热和承载的多功能协同设计。

保温装饰一体化板中防火隔离带的设计与应用

讨论了保温装饰一体化外墙外保温系统中防火隔离带的重要性,以及防火隔离带材料的选用、设计方案和施工安装等外墙外保温技术。

嵌砌式保温砌筑一体化系统节能计算

严寒地区建筑的能源消耗主要来自冬季采暖,合理的围护结构节能设计可以在确保建筑内部温度适宜前提下,最大限度地降低建筑的能源消耗。分析总结几种常见外墙保温体系应用于严寒地区的优缺点,通过计算验证传统单一材料自保温体系与嵌砌式保温砌筑一体化系统在严寒地区的适用性。结果表明传统单一材料自保温体系的保温性能在适宜的外墙厚度下无法满足严寒地区的节能设计要求,而嵌砌式泡沫混凝土保温砌筑一体化系统在适宜的外墙厚度下则可以满足节能设计要求。因此,嵌砌式泡沫混凝土保温砌筑一体化系统可以在严寒地区推广使用。

复合B级材料建筑保温结构一体化技术防火设计应用对策研究与建议

近20年间,建筑保温材料应用已成为我国建筑节能工作必不可少的重要环节。随着国家标准《建筑设计防火规范》GB50016不断修订完善,建筑外墙保温系统防火设计尤其是针对采用B1级、B2级有机保温材料的防火设计工程应用可谓一波三折。结合近10年来广泛应用的夹芯B级保温材料类现浇混凝土一体化技术体系、复合夹芯B级保温材料免拆外模板一体化技术体系和夹芯B级保温材料复合砌块自保温墙体一体化技术体系3大体系,分别从其不同的建筑保温系统构造特征、材料构造复合方式和防火设计应用特点,并结合《建筑设计防火规范》GB50016具体条文,对其进行对比性分析研究,提出了各自的工程应用注意要点、行业争议焦点和发展应用对策建议。

聚氨酯外墙保温装饰一体化板材的特点及应用

对聚氨酯外墙保温装饰一体化板材的特点进行了归纳和总结,结合实际外墙保温装饰设计工程项目,提出了一体化板材在实际工程中易出现的问题和个人建议,为聚氨酯外墙保温装饰一体化板材在建筑外墙外保温装饰设计实际工程中的应用提供参考。

新型一体化热防护系统热力分析与试验研究

高速飞行器对结构效率的苛刻要求使得热防护系统不断趋于向轻质化、集成化方向发展,新型的力热耦合一体化热防护系统(ITPS)极具发展潜力。首先阐释了一种新型一体化热防护方案的概念与特点,总结了一体化结构设计的基本原则,数值分析了结构参数对背面温度响应、屈曲临界载荷的影响,结果表明腹板厚度对背面温度以及屈曲临界载荷的影响最大。然后设计并加工制备了ITPS的面板与单胞试验样件,分别展开了800℃的高温防隔热性能试验考核和屈曲性能的力学试验研究;试验表明腹板结构是引发热短路效应和屈曲的关键因素,屈曲试验与模拟结果吻合,高温屈曲分析表明温度梯度对屈曲特征有较大影响。

含流道微桁架夹层面板隔热性能评估方法

本文详细探讨了含流道的微桁架夹层面板内部复杂的传热机制,并基于简化假设,提出了一种评估该结构隔热性能的解析模型,建立了该类新型一体化主动冷却热防护结构的隔热性能快速评估方法。通过与Fluent软件详细的数值模拟结果对比,验证了评估方法的有效性。该研究为新结构的实际应用提供了理论基础。

高温合金前缘热防护结构隔热性能分析

高温合金前缘热防护结构由高温合金蜂窝和隔热毡、连接件构成,同时具有承载和隔热作用,易于拆卸和维修,具有经济性和安全性。通过分析高温合金前缘热防护结构隔热性能和承载能力,对前缘结构进行设计。高温合金蜂窝隔热效果良好,并可以承受1 200℃高温。隔热毡所用的隔热材料在高温试验下保持良好的隔热效果,验证了本文传热分析方法的正确性。建立了传热迭代分析算例,确认结构各项参数满足某型高速临近空间飞行器的热环境和承载使用要求,完成了前缘结构隔热一体化初步设计。

新型有源动态复合围护结构设计搭建与性能测试分析研究

建筑围护结构作为室内外的环境缓冲层,是影响建筑室内热舒适度和建筑能耗的重要因素和关键部件。本文通过整合保温隔热技术与光伏发电技术,设计并尝试搭建了1种新型有源动态复合围护结构,对该围护结构在冬季工况下的热工性能进行了测试研究,测试结果表明:该围护结构在阴天和晴天工况下内壁面温度较相应不通热水上升0.7℃和3℃左右,阴天条件下建筑散热可减少50%,晴天条件下建筑得热能增加3.5~6.7倍,旨在探索1种整合光伏发电系统和改善玻璃幕墙热工性能的办公等公共建筑围护结构,促进实现大面积使用幕墙结构建筑的近零能耗目标。