酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料烧蚀过程数值模拟

针对酚醛树脂浸渍石英纤维复合材料(PISF)烧蚀热响应过程受热边界难处理的问题,建立了PISF的三维流-热-烧蚀多场耦合模型,预测了高温环境下材料受热过程和散热过程的瞬态温度分布,模拟了体积烧蚀和表面烧蚀过程,分析了各项参数对PISF传热的影响。结果表明：随着受热时间的增长,材料表面温度逐渐升高,流入表面的热流迅速减少。受热面中心点处受到的热流最大,约3.6 s后开始发生烧蚀,烧蚀最为明显。材料表面受热后迅速分解,产气速率迅速达到峰值,后期由于表面热阻效应,产气速率逐渐降低。一定条件下,提高导热系数会降低烧蚀后退速率和提高产气速率,背温升高,不利于材料隔热;提高热容会降低烧蚀后退速率和产气速率,背温降低,有利于材料隔热;显著提高渗透率会增强流体流动传热,提高烧蚀后退速率和产气速率,背温升高,不利于材料隔热。研究结果可以提高对PISF烧蚀热响应过程的认识,并为热防护材料的优化设计提供参考。