[发明专利]多组分防热材料热化学平衡烧蚀数据库构建方法

权利要求书

1.多组分防热材料热化学平衡烧蚀数据库构建方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据多组分防热材料及来流气体组分，确定材料表面可能出现的化学反应；

(2)根据方程组封闭原则，筛除被重复考虑的化学反应，建立剩余化学反应的热化学平衡方程；

(3)根据当前温度、压力条件，将与各组分相关的化学反应中，平衡常数最大的化学反应定义为该组分的主要化学反应；

(4)根据当前温度、压力条件、以及各组分的主要化学反应，确定多组分防热材料的烧蚀主控组分和次要组分；

(5)保留烧蚀主控组分的热化学平衡方程，忽略次要组分的主要化学反应热化学平衡方程，采用热化学平衡烧蚀计算方法，求解当前温度、压力条件下的多组分防热材料无因次质量烧蚀速率、烧蚀气体产物分压及烧蚀气体产物的平均分子量；

(6)根据材料无因次质量烧蚀速率和烧蚀气体产物分压，确定当前温度、压力条件的烧蚀壁焓、烧蚀热；

(7)根据数据库构建对应的温度及压力区间要求，重复步骤(3)、(4)、(5)、(6)获得不同温度、压力条件下材料烧蚀特性参数：无因次质量烧蚀速率、平均分子量、烧蚀壁焓、烧蚀热，储存以上烧蚀特性参数，完成材料烧蚀数据库构建；

步骤(6)中的烧蚀壁焓确定步骤如下：

(6.1)采用材料表面烧蚀气体产物分压换算烧蚀气体产物质量分数；

(6.2)采用烧蚀气体产物质量分数进行焓值加权，得到材料表面的烧蚀壁焓；

步骤(6)中的烧蚀热确定步骤如下：

第一步，根据材料表面烧蚀气体产物分压换算烧蚀气体产物质量分数；

第二步，根据材料无因次质量烧蚀速率和烧蚀气体产物质量分数，确定材料和来流各个组分的无因次质量消耗速率，以及烧蚀气体产物组分的无因次质量生成速率；

第三步，通过对第二步中所有组分的无因次质量消耗/生成速率与其焓值的乘积求和，获得多组分防热材料的烧蚀热。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：步骤(4)中的多组分防热材料的烧蚀主控组分和次要组分确定步骤如下：

(4.1)分别针对每一个材料组分，忽略其余组分的主要化学反应，采用热化学平衡烧蚀计算方法，求解多组分防热材料在当前温度、压力条件下的无因次质量烧蚀速率；

(4.2)将热化学平衡烧蚀无因次质量烧蚀速率最小对应的组分确定为当前温度、压力条件下的烧蚀主控组分，其余组分确定为次要组分。