| 数值模拟超高密度热流下红外窗口材料的受热冲击 |
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| 引用本文： | 杨国健,孙鹏,王跃忠,李莎莎,朱彤,彭志勇,廉伟艳,杨国永,杨科,宋惠,刘华松,江南.数值模拟超高密度热流下红外窗口材料的受热冲击[J].硅酸盐学报,2024(3):862-873. |
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| 作者姓名： | 杨国健 孙鹏 王跃忠 李莎莎 朱彤 彭志勇 廉伟艳 杨国永 杨科 宋惠 刘华松 江南 |
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| 作者单位： | 1. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室;2. 天津津航技术物理研究所,天津市薄膜光学重点实验室 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(61975150)；;宁波市科技攻关重大专项(20211ZDYF020196)； |
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| 摘 要： | 超高速飞行器光电探测技术对红外窗口材料提出了苛刻要求，通过数值模拟，研究了超高密度热流(3～8 MW/m2、时间5 s)作用下，尺寸为φ50 mm×2 mm的蓝宝石、硫化锌(ZnS)及金刚石3种红外窗口材料在倾斜角10°～90°极端工况下的表面温度、热应力及其分布，并比较了有、无制冷的影响。系统分析了在面临超高密度热流时，红外窗口材料的使役性能，以及对材料的性能要求，并比较了3种材料的差别。结果表明，与金刚石相比，蓝宝石、ZnS等传统红外材料由于导热性能相对较差，受热冲击时热量在短时间内来不及疏散，导致窗口温度过高或热应力过高而失效。无论有无制冷，从驻点温度方面进行分析，蓝宝石小于ZnS；从热应力来看，蓝宝石大于ZnS。由于它们的热导率低<30 W/(m·℃)]，并不非常适用于超高热流环境，制冷反而可能带来更高的失效风险。金刚石由于超高的热导率约为2 000 W/(m·℃)]，窗口温度相对更低、热应力更小且分布更均匀，极大减轻了窗口失效风险，且制冷条件下其优势十分明显，能够满足8 MW/m2超高密度热流极端工况要求。相关研究可为新一...
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| 关 键 词： | 数值仿真 红外窗口材料 超高速飞行器 热流 金刚石 |
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