第37卷第5期 2016年10月
·表面改性技术与工艺·
热处理技术与装备
RECHULIJISHUYUZHUANGBEI
导弹端头再入大气层温度场数值模拟
刘沅明，王智君，赵博旸，孟庆宇，刘义腾，程宏伟（哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001）
Vol.37,No.5 Oct,2016
摘要：飞行器再入大气层的过程，表面由于受到气动加热的作用将承受很大的热负荷，因此对端头材料的高温力学性能提出了较高要求。现行的较为有效的方法中采用了ZrO，陶瓷材料作为导弹端头的涂层。本文对氧化错导弹端头陶瓷制件进行了特珠条件下的数值模拟，提出了一种在特殊热负荷条件下具有三个相变点的氧化锆端头制件的温度场数值模拟方法，与此同时采用ANSYS建模进行了
同种条件下的有限元分析。研究表明，本文中进行的两种假设均与ANSYS模拟的结果较好匹配。关键词：温度场；多级相变；数值模拟；对比分析
中图分类号：TP391.9文献标志码：A
文章编号：1673-4971(2016)05-0040-03
NumericalSimulationofTemperatureFieldonMissile
EndinReenteringAtmosphere
LIU Yuan-ming, WANG Zhi-jun, ZHAO Bo-yang, MENG Qing-yu, LIU Yi-teng, CHENG Hong-wei(School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin Heilongjiang 150001,China)
Abstract: In the process of reentering atmosphere, the aircraft surface is under great heat load due to the aerodynamic heating, thus the higher requirement is put forward to the high temperature mechanical prop-erty of the end material. The ZrO, ceramic material as coating of missile end is adopted in current more ef-fective method. In this article, the ZrO,missile end ceramic parts has carried on the numerical simulation under special conditions, and a numerical simulation method of temperature field of ZrO, end products with three phase transformation points is proposed under special heat load. At the same time the ANSYS model-ing is used for finite element analysis under the same conditions. The research indicates that the two hypot-heses in this paper are match well with the ANSYS simulation results.
Key words:temperature field; multi-level transition; numerical simulation; comparison and analysis
1
问题描述
1)具有初始温度500℃，氧化锆陶瓷材料作为主体的导弹端头制件，再人大气层外表面受热瞬时达到3000℃，并保持恒定，求解温度场和受热层的厚度。
2)经过相关资料调查，我们可以对此传热模型
作如下几个假设：收稿日期：2015-05-26
①相关资料表明，导弹端头的制件是一个类似于抛物面的薄陶瓷制件，厚度与直径的比值低于 5%，因此我们在模型中可以将其简化成为一个简单的一维非稳态传热模型；②由于制件的一侧受到 3000℃的高温加热，而且是与周围气体产生摩擦而产生的热量，因此我们可以假设受到高温加热的那侧不存在对流；而且初始温度为500℃，由于制件
作者简介：刘沅明（1994.7-），男，本科，主要从事氧化结陶瓷相变隔热方面的研究。
联系电话：15114594917;E-mail;liuyuanming_hit@163.com
万方数据