[发明专利]热障涂层敏感度分析方法

说明书

本申请提供了一种热障涂层敏感度分析方法，包括：构建所述热障涂层的局部敏感度分析模型；定义所述局部敏感度分析模型的特征位置点，以及影响所述热障涂层性能的关键参数；获取所述关键参数对所述特征位置点处的温度场的第一影响关系曲线，以及所述关键参数对所述特征位置点处的应力场的第二影响关系曲线；根据所述第一影响关系曲线和所述第二影响关系曲线，建立所述热障涂层的所述特征位置点处性能对所述关键参数的敏感度分析矩阵。

技术领域

本申请涉及航空技术领域，具体提供一种热障涂层敏感度分析方法。

背景技术

热障涂层是现代高性能航空发动机及高超声速飞行器的关键热防护材料，并且对能源、船舶、电离等工业燃气轮机也具有重要意义。

热障涂层一般为多层结构，且每层物理性能、热性能和力学性能都不同，传统的热障涂层研制过程中涂层材料组分的确定及结构参数的确定主要是依据经验值和试错法，通过试验结论来验证涂层隔热性能及重量等是否能够达到性能指标要求，严重影响了热障涂层研发、设计及应用的成本和周期。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种热障涂层敏感度分析方法，包括：构建所述热障涂层的局部敏感度分析模型；定义所述局部敏感度分析模型的特征位置点，以及影响所述热障涂层性能的关键参数；获取所述关键参数对所述特征位置点处的温度场的第一影响关系曲线，以及所述关键参数对所述特征位置点处的应力场的第二影响关系曲线；根据所述第一影响关系曲线和所述第二影响关系曲线，建立所述热障涂层的所述特征位置点处性能对所述关键参数的敏感度分析矩阵。

根据本申请的至少一个实施例，所述特征位置点包括涂层外表面、涂层与基材截面处以及基材外表面中的一种或多种。

根据本申请的至少一个实施例，所述关键参数包括厚度、比热、热导率、发射率、边界气流马赫数、弹性模量以及热膨胀系数中的一种或多种。

根据本申请的至少一个实施例，所述局部敏感度分析模型为有限元模型，构建所述热障涂层的局部敏感度分析模型，包括：采用有限元建模工具，构建所述热障涂层的局部敏感度分析模型，并根据所述热障涂层各层的结构参数、材料组分以及热物性参数进行属性定义。

根据本申请的至少一个实施例，获取所述关键参数对所述特征位置点处的温度场的第一影响关系曲线，以及所述关键参数对所述特征位置点处的应力场的第二影响关系曲线，包括：采用有限元分析方法，获取所述关键参数对所述特征位置点处的温度场的第一影响关系曲线；以及，采用有限元分析方法，获取所述关键参数对所述特征位置点处的应力场的第二影响关系曲线。

本申请实施例提供的热障涂层敏感度分析方法，相较于传统的设计方法，通过有限元数值分析的手段，进行虚拟试验，获得热障涂层性能受关键参数的影响规律，实现热障涂层的优化设计，缩短了研发周期，降低了研制成本。

附图说明

图1是本申请实施例提供的热障涂层敏感度分析细节模型；

图2是本申请实施例提供的不同厚度的热障涂层稳态温度场分布；

图3是本申请实施例提供的一个特征位置点稳态温度随热障涂层厚度变化图；

图4是本申请实施例提供的另一个特征位置点稳态温度随热障涂层厚度变化图；

图5是本申请实施例提供的又一个特征位置点稳态温度随热障涂层厚度变化图；

图6是本申请实施例提供的再一个特征位置点稳态温度随热障涂层厚度变化图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。