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《samcef 熱燒蝕及熱固耦合分析》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、熱燒蝕專業(yè)解決方案SamcefMecano客戶和應(yīng)用案例EADSAstrium公司曾作為協(xié)助方之一與LMSSAMTECH公司合作開發(fā)了Amaryllis軟件，而后不斷幫助Amaryllis軟件在整個歐洲航天領(lǐng)域中的推廣和使用，并且極其欣賞Amaryllis軟件分析結(jié)果的精確性給EADSAstrium宇航研究帶來的便利。如今Amaryllis軟件已在其熱防護(hù)領(lǐng)域被大范圍使用，而最初時EADS集團(tuán)利用Amaryllis軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)相關(guān)性分析時就已經(jīng)對軟件的計(jì)算能力和精確性贊嘆不已。在AURORA返回艙燒蝕熱防護(hù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，AURORA返回艙
2、結(jié)構(gòu)呈倒置的傘狀，返回艙在中心的球罐結(jié)構(gòu)中被保護(hù)起來，再入大氣層速度高達(dá)13km/s，熱流達(dá)6~9MW/m2。EADSASTRIUM采用SAMCEFAmaryllis和BOSSQuattro相結(jié)合的方式，進(jìn)行了熱防護(hù)材料的優(yōu)化選擇和厚度設(shè)計(jì)，在考慮重量、溫度和燒蝕厚度等約束的情況下，實(shí)現(xiàn)了返回艙不同部位分布采用不同材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案燒蝕樣件實(shí)驗(yàn)示意圖圖中所示，樣件在等離子束噴射的環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，樣件為軸對稱結(jié)構(gòu)，另外就是需要考慮等離子束的偏離入射。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之后，用戶測量了樣件的幾何尺寸變化、殘?jiān)?、氣體量及能量，并從中評估了此燒蝕材料的各項(xiàng)主
3、要性能指標(biāo)。而后開始在Amaryllis環(huán)境下建模并完成熱解燒蝕計(jì)算，下圖中是建模時輸入的燒蝕材料密度分布，以及計(jì)算結(jié)果燒蝕結(jié)束時的溫度和材料密度分布。1熱燒蝕專業(yè)解決方案樣件2D軸對稱初始模型樣件2D軸對稱模型（網(wǎng)格已退化）計(jì)算結(jié)果溫度分布（左）及密度分布（右）瞬態(tài)過程中隨駐點(diǎn)壓力變化的溫度歷程曲線及物質(zhì)消耗率曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比而后，EADSAstrium使用Amaryllis軟件負(fù)責(zé)歐洲AURORA返回艙項(xiàng)目中對燒蝕熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的分析。AURORA返回艙結(jié)構(gòu)呈倒置的傘狀，返回艙在中心的球罐里被保護(hù)起來。AURORA返回艙熱防護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖
4、2熱燒蝕專業(yè)解決方案AURORA返回艙熱流加載AURORA返回艙燒蝕結(jié)果溫度分布不同位置處溫度歷程曲線3熱燒蝕專業(yè)解決方案網(wǎng)格退化過程不同位置表面結(jié)點(diǎn)位移曲線出于保密原因，不便將此處各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示。但是各項(xiàng)結(jié)果的精度均讓EADS和其他用戶非常滿意。MBDA案例-導(dǎo)彈彈頭熱防護(hù)設(shè)計(jì)MBDA是歐洲著名的導(dǎo)彈及防務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造商，其對導(dǎo)彈的熱防護(hù)研究水平處于世界前列。彈道導(dǎo)彈，尤其是彈頭位置，熱防護(hù)工作至關(guān)重要，MBDA導(dǎo)彈彈頭熱防護(hù)設(shè)計(jì)采用的分析工具也是SAMCEFAmaryllis。下面介紹MBDA集團(tuán)利用SAMCEFAmaryllis進(jìn)行
5、導(dǎo)彈彈頭熱燒蝕建模和分析的案例（此處幾何模型被簡化）MBDA彈頭熱防護(hù)實(shí)驗(yàn)及建模示意3此處使用的材料為碳化復(fù)合材料，密度大約1925kg/m。對彈頭位置，需要考慮對流換熱、輻射換熱，以及在很強(qiáng)壓力下的化學(xué)和機(jī)械燒蝕作用。4熱燒蝕專業(yè)解決方案有限元網(wǎng)格模型及材料化學(xué)燒蝕速率特性曲線瞬態(tài)模擬中不同位置的熱交換系數(shù)和熱焓隨時間和位置變化的曲線輸入了復(fù)雜的材料特性參數(shù)以及其他邊界條件后，Amaryllis為MBDA集團(tuán)提供了所關(guān)心的完整的仿真結(jié)果。燒蝕結(jié)束時的溫度場及不同位置處溫度變化曲線5熱燒蝕專業(yè)解決方案燒蝕結(jié)束時的幾何形態(tài)及不同位置處位移變化
6、曲線歐盟第七科技框架計(jì)劃（FP7）項(xiàng)目（AEROcaptureforFuturespAcetranSporTation）AEROFAST項(xiàng)目是歐盟第七科技框架計(jì)劃項(xiàng)目，旨在設(shè)計(jì)一種航天器，能夠用于人類探索太陽系，作為一種先進(jìn)的運(yùn)輸工具，實(shí)現(xiàn)人或物在月球、火星或GEO、LEO衛(wèi)星與地球間的往返運(yùn)輸。要設(shè)計(jì)這樣的一種航天器，熱防護(hù)系統(tǒng)就顯得尤為重要。在AEROFAST項(xiàng)目中，熱防護(hù)系統(tǒng)采用酚醛樹脂復(fù)合材料，承受組分為CO2的火星大氣層熱流環(huán)境，采用SAMCEFAmaryllis軟件進(jìn)行熱燒蝕分析，分析模型采用3D熱燒蝕模型。6熱燒蝕專業(yè)解決方案
7、AURORA返回艙熱防護(hù)設(shè)計(jì)EADSASTRIUM作為SamcefSupervisor軟件的開發(fā)合作方，也是軟件的忠實(shí)用戶。SamcefSupervisor被廣泛用于EADSASTRIUM的多個火箭和再入航天器的熱防護(hù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。在AURORA返回艙熱防護(hù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，AURORA返回艙結(jié)構(gòu)呈倒置的傘狀，返回艙在中心2的球罐里被保護(hù)起來，再入大氣層速度高達(dá)13km/s，熱流達(dá)6-9MW/m。EADSASTRIUM采用SamcefSupervisor和BossQuattro相結(jié)合，進(jìn)行熱防護(hù)材料的優(yōu)化選擇和厚度設(shè)計(jì)，在考慮重量、溫度和燒蝕厚度的約
8、束情況下，最終實(shí)現(xiàn)了返回艙不同部位分布采用不同材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。太陽能帆板展開機(jī)構(gòu)熱固耦合分析對于太陽能翻帆板展開機(jī)構(gòu)的分析，如何保證機(jī)構(gòu)的可靠性并防止展開過程中與周圍部件產(chǎn)生
