Расчет теплового нагружения разрушающегося полимерного теплозащитного материала с учетом неравновесной кинетики деструкции


DOI: 10.34759/tpt-2020-12-4-175-184

Авторы

Будник С. А., Моржухина А. В., Нетелев А. В.*, Рамазанова Д. Р.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: netelev@mai.ru

Аннотация

Разработан алгоритм обработки данных датчиков тепловых потоков, устанавливаемых во внешний разрушающийся слой теплозащитного пакета спускаемого аппарата. Исходная математическая модель теплопереноса в таком материале содержит уравнение неравновесной термохимической кинетики деструкции. Массовая скорость деструкции вычислялась как функция температуры и темпа нагрева. В основе разработанного алгоритма лежит решение обратной задачи теплопереноса методом итерационной регуляризации. Апробации разработанного алгоритма осуществлялась по данным эксперимента, проведенного в тепловой лаборатории кафедры 601 МАИ на экспериментальном стенде ТВС-2М.

Ключевые слова:

разрушающиеся теплозащитные покрытия, неравновесная кинетика деструкции, обрат-ные задачи теплопереноса, итерационная регуляризация.

Библиографический список

  1. Hansel J.G., McAlevy R.F. Energetics and chemical kinetics of polystyrene surface degradation in inert and chemically reactive environments // AIAA Journal. 1966. V. 4. N 5. P. 841–848. DOI: 10.2514/3.3555.

  2. Lundell J.H., Dickey R.R., Jones J.W. Performance of charring ablative materials in the diffusion — controlled Surface Combustion regime // AIAA Journal. 1968. V. 6. N 6. P. 1115–1124. https://doi.org/10.2514/6.1967-328

  3. Горский В.В. Теоретические основы расчета абляционной тепловой защиты. М: Научный мир, 2015. 688 с.

  4. Мишин В.П., Алифанов О.М. Обратные задачи теплообмена-области применения при проектировании и испытаниях технических объектов // ИФЖ. 1982. Т. 42. № 2. С. 181–192.

  5. Alifanov O.M., Budnik S.A., Nenarokomov A.V., Netelev A.V., Titov D.M. Destructive materials thermal characteristics determination with application for spacecraft structures testing // Acta Astronautica. 2013. V. 85. Р. 113–119. DOI: 10.1016/j.actaastro.2011.10.003

  6. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1986. 288 с.

  7. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев С.В. Экстремальные методы решения некорректных задач и их приложения к обратным задачам теплообмена, М.: Наука, 1988. 288 с.

  8. Алифанов О.М., Румянцев С.В. О выводе формул для градиента невязки при итерационном решении обратных задач теплопроводности. II. Определение градиента через сопряженную переменную // ИФЖ. 1987. Т. 52. № 4. С. 668–675.

  9. Alifanov O.M., Artyukhin E.A., Rumyantsev S.V. Extreme Methods for Solving Ill-Posed Problems with Applications to Inverse Problems. Begell House, New York\Wallinford(UK), 1995. 306 p.

  10. Алифанов О.М., Будник С.А., Михайлов В.В., Ненарокомов А.В. Экспериментально-вычислительный комплекс для исследования теплофизических свойств теплотехнических материалов // Космонавтика и ракетостроение. 2006. Т. 42. № 1. С. 126–139.

  11. Моржухина А.В., Нетелев А.В., Рудой И.А. Идентификация математической модели неравновесной термохимической кинетики деструкции полимерных теплозащитных материалов // Тепловые процессы в технике. 2018. Т. 10. № 3-4. С. 171–178.

  12. https://www.netzsch.ru/

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024