[发明专利]一种防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法、装置及电子设备

说明书

本发明公开一种防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法、装置及电子设备，涉及复合材料热传导技术领域。确定方法包括：建立基于复合材料结构特征的细观模型并进行瞬态热传导分析，将所述细观模型离散成若干提取点，确定所述提取点处的动态温度信息；基于所述细观模型特征确定邻域大小范围，依照所述动态温度信息通过体积平均法确定所述基于复合材料结构特征的细观模型对应的平均温度场，并根据所述平均温度场确定所述宏观温度场非均匀性的表征量，可以准确地预测防热复合材料宏观温度场的非均匀性，定量表征宏观温度场非均匀性的演化规律，揭示热防护系统防热复合材料的宏观温度场变化规律，对飞行器结构的综合热效应的研究具有重大意义。

技术领域

本发明涉及复合材料热传导技术领域，尤其涉及一种防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法、装置及电子设备。

背景技术

针对长航时飞行器，在气动力/热与结构响应耦合的情况下，结构会形成非均匀温升，造成的热变形和热应力会带来综合热效应问题，在经过长时间加热后温度趋向稳定时，温度分布特性仍然对结构热安全具有重要影响。研究飞行器受热严重部位的温度场变化在研究飞行器综合热效应、掌握飞行器整体性能以及保证飞行器整体安全等方面至关重要。

防热复合材料以其高耐温、高韧性、轻质和环境稳定性等特性成为先进热防护系统设计研制的关键材料并广泛应用于飞行器的头部前缘和尾翼等受热载荷较为严重的部位。因此，揭示热防护系统防热复合材料的宏观温度场变化规律、准确预测复合材料的热传导特性是掌握结构温度场、了解结构热响应、明确高温部位结构受热变形的基础，对飞行器结构的综合热效应的研究具有重大意义，并为复合材料在航天航空飞行器热防护系统中的进一步应用提供理论及技术支持。因此亟需一种防热复合材料宏观温度场非均匀性演化规律的分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法、装置及电子设备，用于解决目前防热复合材料结构受热严重部位的温度场变化，在研究飞行器综合热效应、掌握飞行器整体性能以及保证飞行器整体安全等方面至关重要。揭示热防护系统防热复合材料的宏观温度场变化规律、准确预测复合材料的热传导特性是掌握结构温度场、了解结构热响应、明确高温部位结构受热变形的基础，对飞行器结构的综合热效应的研究具有重大意义，并为复合材料在航天航空飞行器热防护系统中的进一步应用提供理论及技术支持。因此亟需一种防热复合材料宏观温度场非均匀性演化规律的分析方法的问题。

第一方面，本发明提供一种防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法，所述方法包括：

建立基于复合材料结构特征的细观模型并进行瞬态热传导分析，将所述细观模型离散成若干提取点，确定所述提取点处的动态温度信息；

基于所述细观模型特征确定邻域大小范围，依照所述动态温度信息通过体积平均法确定所述基于复合材料结构特征的细观模型对应的平均温度场；

根据所述平均温度场确定所述宏观温度场非均匀性表征量。

与现有技术相比，本申请实施例提供的防热复合材料宏观温度场非均匀性表征量的确定方法，可以建立基于复合材料结构特征的细观模型并进行瞬态热传导分析，将所述细观模型离散成若干提取点，确定所述提取点处的动态温度信息；基于所述细观模型特征确定邻域大小范围，依照所述动态温度信息通过体积平均法确定所述基于复合材料结构特征的细观模型对应的平均温度场，并根据所述平均温度场确定所述宏观温度场非均匀性的表征量。本发明可以准确地预测防热复合材料宏观温度场的非均匀性，可以定量表征宏观温度场非均匀性的演化规律，可以揭示热防护系统防热复合材料的宏观温度场变化规律，其精度较高，对飞行器结构的综合热效应的研究具有重大意义，并为复合材料在航天航空飞行器热防护系统中的进一步应用提供理论及技术支持。

在一种可能的实现方式中，所述建立基于复合材料结构特征的细观模型并进行瞬态热传导分析，将所述细观模型离散成若干提取点，确定所述提取点处的动态温度信息，包括：