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| 对流-辐射换热下功能三明治夹层结构热力耦合FVM研究 | |
| 作者姓名： | 刘琦 刘磊 杜雁霞 杨肖峰 肖光明 桂业伟 |
| 作者单位： | 中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室 |
| 基金项目： | 国家重点研发计划(编号:2019YFA0405202)； |
| 摘 要： | 本文发展了一种适用于二维对流-辐射换热环境下功能型芯子夹层结构热力耦合问题的控制体有限元方法(CV-FVM).基于4点四边形单元,对控制方程及换热边界的离散过程进行了详细的推导.基于交错网格技术,将待解变量存储在单元节点,将材料参数存储在单元中心,为保证温度迭代求解收敛将辐射换热边界条件进行线性化处理.针对指数型芯子夹层结构的纯导热问题将本文计算结果与解析解进行对比,二者吻合良好.分别研究了几何参数和物理参数,如毕渥数、辐射-导热系数、环境温度比、面板厚度和功能型芯子梯度因子对结构内热弹性能的影响.结果表明:加热面毕渥数对结构内的热弹性影响很小,而冷却面毕渥数对热弹性影响较大;相比加热面,冷却面对环境温度的变化更加敏感;针对指数型芯子夹层结构,增加上面板厚度可降低上面板与芯子连接处的大梯度应力问题;相比指数型芯子,采用线性分布(p=1)功能型芯子结构应力分布更光滑,可更有效缓解结构内大幅度的应力变化. |
| 关 键 词： | 热弹性耦合 热防护系统 有限体积方法 对流-辐射换热 |