Стр. 6 - Ю.Б. Дылько, П.В. Просунцов - Применение моделей комбинированного теплообмена для проектирования теплозащитных покрытий многоразовых космических аппаратов

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

55

тельном направлениях, Вт/м

2

;

F

+

,

F

−

— плотности потока энергии

излучения в положительном и отрицательном направлениях, Вт/м

2

;

σ

0

— постоянная Стефана — Больцмана;

X

i

— координата границы

i-

го и (

i

+ 1)

-

го слоев, м;

q

w

— внешний конвективный тепловой по-

ток, подводимый к поверхности элемента ТЗП, Вт/м

2

;

ε

— степень

черноты материала;

α

f

— коэффициент теплоотдачи, Вт/(м

2

·K);

r

—

отражательная способность;

σ

— коэффициент рассеяния излучения,

1/м;

μ

= cos

φ

(

φ

— угол между направлением распространения излу-

чения и осью

х

).

Результаты моделирования.

В качестве объекта исследования

был выбран типовой элемент ТЗП перспективного МКА (рис. 3).

Теплофизические и оптические свойства материалов указаны в рабо-

тах [2, 3]. Считалось, что на тыльной стороне элемента ТЗП имеет

место естественная конвекция с коэффициентом теплоотдачи

10 Вт/(м

2

·

K) и радиационный теплообмен с окружающей средой при

температуре 300 K. Степень черноты алюминиевого сплава принима-

лась равной 0,5. На фронтальной поверхности элемента ТЗП задавал-

ся конвективный тепловой поток (рис. 4). Также учитывался радиа-

ционный сброс энергии с фронтальной поверхности в окружающее

пространство с температурой 300 K.

Рис. 3. Схема типового элемента ТЗП:

1

— эрозионно-стойкое покрытие;

2

— теплоизоляционный материал Saffil;

3

—

переходный слой из материала Nomex;

4

— силовая конструкция из алюминиевого

сплава

Результаты математического моделирования процесса теплопе-

реноса показывают (рис. 5), что использование модели эффективной

теплопроводности приводит к завышению значений температуры по