轻质防热材料高温导热系数测定：实验与数值模拟的验证

本文主要探讨了轻质防热材料在高温条件下的导热系数测定方法及其在航空航天领域的应用。作者蒲颖、商兰、王岳武和吴大方针对高性能的轻质防热材料，如高温陶瓷纤维，设计并构建了一套高精度的高温导热系数测量装置。这套装置允许研究人员在不同温度下精确测量材料的导热性能，从而获取其导热系数与温度之间的函数关系。 研究过程中，作者不仅依赖于实验室的实验测量，还通过有限元建模技术，将实验测得的非线性导热系数与温度关系纳入数值计算模型中。他们利用这个模型对高温陶瓷纤维的隔热性能进行了数值模拟，以评估其在实际高温环境下的效能。这种方法对于优化高速飞行器的热防护设计至关重要，因为它能够提供精确的计算依据，确保设计的可靠性和效率。 为了验证数值计算的准确性，研究团队还使用了瞬态气动热试验模拟系统对相同材料进行了现场热环境测试。通过对比计算结果与实验测试数据，结果显示两者之间有良好的一致性，这进一步证实了采用实测导热系数与温度函数关系进行数值计算的有效性。 此外，该研究的创新之处在于将实验固体力学与热防护设计相结合，关注隔热性能的关键参数——导热系数，并结合热试验技术，为航空航天工业提供了实用的热管理解决方案。论文的研究成果以关键词“实验固体力学”、“热防护设计”、“隔热性能”、“导热系数”和“热试验”为核心，被归类为V45类别，着重于高速飞行器在高温环境中的轻质材料研究。 本文通过对轻质防热材料高温导热系数的深入实验测定和数值模拟，为高温环境下材料的热管理提供了强有力的数据支持，对提升航空航天工程的热防护性能具有重要的理论和实践意义。