发动机喷管隔热涂层的设计和模拟计算.PDF

喷管是各种喷气或反作用发动机的重要部件 ,发动机通过高温和高压燃气由喷管向后喷出而获得向前的推力 ,燃气以对流和辐射的方式向喷管壁面放热 ,导致喷管温度急剧上升 ,为此采取等离子喷涂陶瓷涂层隔热防护 , 实际连续测量喷管壁温几乎是不可能的 ,因此通过模拟计算预示喷管工作过程中的壁温分布是非常重要的。本文根据高温发动机喷管的受热特点 ,对喷管内壁设计了 6 种热喷涂涂层 ,利用 Marc 软件及 Mentat 前后处理程序 ,建立了轴对称喷管的物理模型 ,仿真计算了在不同涂层下喷管受固定温度热载时的温度场 ,分析了受热最严重的喉截面瞬态受热温度分布 ,为合理选择喷管基材及涂层材料、优化涂层提供科学的依据。

　结论

(1) 采用有限元法和 Marc 软件可以模拟计算高温发动机喷管受热时的瞬态温度场 ,用此方法能达到设计和优化喷管隔热涂层的目的。

(2) 沿喷管喉截面的温度分布随涂层厚度、涂层结构和涂层材料物性的差异而变化。钇稳氧化锆和金属钼的交替涂层具有优异的加工和隔热性能 ,其隔热降温效果在于钇稳氧化锆涂层的累计厚度。