空气动力学学报
空氣動力學學報
공기동역학학보
ACTA AERODYNAMICA SINICA
2014年
6期
755-760
,共6页
国义军%代光月%桂业伟%童福林%邱波%刘骁
國義軍%代光月%桂業偉%童福林%邱波%劉驍
국의군%대광월%계업위%동복림%구파%류효
碳基材料%氧化%反应控制机理%烧蚀模型
碳基材料%氧化%反應控製機理%燒蝕模型
탄기재료%양화%반응공제궤리%소식모형
carbon-based material%oxidation%reaction-diffusion controlled%ablation model
针对高超声速飞行器所到达的表面温度和压力范围,就碳基材料在氧化速率控制区、过渡区、扩散控制区的烧蚀特性开展了深入研究。发现 CO2在烧蚀过程中扮演重要角色,是不能忽略的。无因次质量烧蚀率随温度变化的曲线应该存在两个平台,且都属于扩散控制区,而不是此前普遍认为的只有一个平台。从理论上阐明了双平台产生的机理,发现第一平台是由于生成 CO2将氧消耗完产生的,另一个平台是生成 CO 引起的。文献中所谓的“快反应”和“慢反应”之说反映问题是不全面的,它们只是我们给出的新模型的两种极端情况,用一个统一的模型就可以将它们连接起来,而且随着温度的升高,会从所谓的“快反应”经过第一平台自动过渡到“慢反应”。双平台理论澄清了此前的一些争议,并且得到了试验证实,为准确预估烧蚀量奠定了基础。
針對高超聲速飛行器所到達的錶麵溫度和壓力範圍,就碳基材料在氧化速率控製區、過渡區、擴散控製區的燒蝕特性開展瞭深入研究。髮現 CO2在燒蝕過程中扮縯重要角色,是不能忽略的。無因次質量燒蝕率隨溫度變化的麯線應該存在兩箇平檯,且都屬于擴散控製區,而不是此前普遍認為的隻有一箇平檯。從理論上闡明瞭雙平檯產生的機理,髮現第一平檯是由于生成 CO2將氧消耗完產生的,另一箇平檯是生成 CO 引起的。文獻中所謂的“快反應”和“慢反應”之說反映問題是不全麵的,它們隻是我們給齣的新模型的兩種極耑情況,用一箇統一的模型就可以將它們連接起來,而且隨著溫度的升高,會從所謂的“快反應”經過第一平檯自動過渡到“慢反應”。雙平檯理論澄清瞭此前的一些爭議,併且得到瞭試驗證實,為準確預估燒蝕量奠定瞭基礎。
침대고초성속비행기소도체적표면온도화압력범위,취탄기재료재양화속솔공제구、과도구、확산공제구적소식특성개전료심입연구。발현 CO2재소식과정중분연중요각색,시불능홀략적。무인차질량소식솔수온도변화적곡선응해존재량개평태,차도속우확산공제구,이불시차전보편인위적지유일개평태。종이론상천명료쌍평태산생적궤리,발현제일평태시유우생성 CO2장양소모완산생적,령일개평태시생성 CO 인기적。문헌중소위적“쾌반응”화“만반응”지설반영문제시불전면적,타문지시아문급출적신모형적량충겁단정황,용일개통일적모형취가이장타문련접기래,이차수착온도적승고,회종소위적“쾌반응”경과제일평태자동과도도“만반응”。쌍평태이론징청료차전적일사쟁의,병차득도료시험증실,위준학예고소식량전정료기출。
The combustion of carbon-based materials in a high speed stream of dissociated air is analyzed, together with the oxidation mechanism from reaction rate controlled regime through the transition to diffu-sion controlled oxidation.The product of the heterogeneous reaction of carbon with oxygen is known to be CO and CO2 ,and CO2 is generally usually neglected when surface temperature is higher than 1000K in many literatures.However,we find that CO2 plays an important role in the whole oxidation processes,and can’t be ignored through the three regimes.It is shown that two different platforms existed in the diffusion con-trolled regime.The first platform results from a reaction of the predominant CO2 product,and the other is due to the predominant CO product reaction.In fact,the concepts of “fast”reaction and “slow”reaction are not proper,since the two are the extreme cases of the general model we proposed.As surface temperature ri-ses,the oxidation process will change automatically from nominated “fast”reaction to “slow”reaction.The dual platform theory has been confirmed by several experimental results.