● 摘要
多孔材料由于其良好的导流、防热、透波、承载等性能，可以作为高温透波材料应用于飞行器头部的天线罩。多孔材料作为高温宽带热透波材料，使用温度达1000℃，同时要求其在使用温度范围内必须具备良好的隔热性能、一定的抗烧蚀性、足够高的机械强度、抗热震性和较好的微波透过性能。本研究的研究重点在于多孔材料的传热性能，主要针对控结构对材料导热性能的影响进行分析。本研究主要采用有限元和解析两种办法对多孔材料的导热性能与其结果的关系进行研究。主要讨论孔的大小、孔壁厚度以及孔壁厚度与孔径相互影响等结构因素对导热的影响。使用有限元方法时，首先建立了有限元模型，并进行完善；然后改变个结构参数对其进行分析求解。使用解析方法则主要通过建立计算模型，设定边界条件，得到相应的解析式，对有限元法的结果进行验证和总结。研究表明，结构对多孔材料的导热性能影响显著，以前对多孔材料导热性能描述时常采用的单一气孔率的因素，但其并不能完全反映材料的导热性能，结构因素同样起很大作用。而在影响多孔材料导热性能的诸多因素中，平行于热流方向孔壁厚度与孔半径比例对材料的导热起着关键性作用，增加平行于热流方向孔壁厚度与孔半径比例能有效地提高多孔材料隔热性能。同时，解析法所得到的关系式通过与其他关系式及有限元结果比较，可以认为是比较准确的，能够正确总结多孔材料与孔结构关系，对多孔材料导热性能进行预测。