[发明专利]透气性测试装置及基于该装置的透气性分析方法、系统

说明书

本申请提供了一种透气性测试装置及基于该装置的透气性分析方法、系统透气性测试装置。一种透气性测试装置，包括：具有进气口和出气口的腔体，所述腔体内沿腔体内壁设有用于卡固待分析试件的凹槽。一种透气性测试装置，包括：具有进气口和出气口的腔体以及具有通孔的端盖；待分析试件密封夹固在所述腔体和端盖之间。

本申请是2017年10月20日递交的发明名称为“一种透气性分析方法、系统和透气性测试装置”、申请号为2017109971438的分案申请。

技术领域

本申请涉及飞行器性能分析领域，尤其涉及一种透气性测试装置及基于该装置的透气性分析方法、系统。

背景技术

高超声速飞行器飞行过程中面临着严酷气动热环境，需进行热防护以保证主承载结构、舱内设备工作在适宜温度。

纤维增强气凝胶材料由于其优异的隔热性能、适宜的力学性能，目前已广泛应用于高速飞行器。但由于材料为多孔结构，孔隙率可达到80％以上，往往具有较强吸附性，如空气中的水分等，这可能导致材料在急速加热情况下水汽急速汽化，内部压力急剧升高，进而导致结构本体破坏或其表面涂层、防护结构破坏。仿真分析是对材料在急速加热情况下内部压力变化及分布情况进行评估的重要手段，这就对准确获得材料渗透率提出了要求。传统的多孔材料渗透率测试方法往往针对孔隙尺度较大，多为微米孔、毫米孔的多孔材料，且需通过压力密封，并不适用于具有微纳多尺度孔隙特征、抗压能力较弱的纤维增强气凝胶材料。

发明内容

本发明公开了一种透气性测试装置，该装置包括：具有进气口和出气口的腔体，所述腔体内沿腔体内壁设有用于卡固待分析试件的凹槽。

一种透气性测试装置，该装置包括：具有进气口和出气口的腔体以及具有通孔的端盖；待分析试件密封夹固在所述腔体和端盖之间。

在上述透气性测试装置中，作为一种优选实施方式，所述腔体的出口处和端盖上分别设有通孔，利用紧固件穿过所述通孔将所述腔体和端盖固定，并压紧所述待分析试件。

在上述透气性测试装置中，作为一种优选实施方式，该装置还包括位于所述腔体和端盖之间的试件封挡；待分析试件夹固在所述腔体和端盖之间时，利用所述试件封挡，封堵在所述待分析试件四周为其密封。

在上述透气性测试装置中，作为一种优选实施方式，所述试件封挡与待分析试件之间通过密封胶密封。

一种透气性分析方法，该方法的步骤包括：

从上述透气性测试装置获取待分析试件的透气性能试验数据；

基于所述透气性能试验数据，构建压力与等效渗透率的关联模型；

根据所述关联模型，计算某压力点或某压力范围对应的渗透率；

所述基于所述透气性能试验数据，构建压力与等效渗透率的关联模型的步骤包括：

对微纳尺度多孔材料流动方程进行简化；

基于简化后的方程，构建流动速度、压力梯度和等效渗透系数的关系模型；

将所述关系模型代入理想气体状态方程，得到压力与等效渗透率的关联模型：

其中，d为待分析试件的厚度，μ为气体粘度，V为气体体积，P为进口压强、P₀为出口压强，dp/dx为压力梯度，A为出口横截面积，K′₀为等效渗透系数，v为流动速度。

在上述透气性分析方法中，作为一种优选实施方式，所述待分析试件为微纳尺度多孔材料。