Стр. 2 - Д.А. Данилова, П.В. Просунцов - Математическое моделирование процессов комбинированного теплообмена и оптимизация параметров теплозащитного покрытия с системой радиационных экранов

60

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

наиболее эффективным способом является применение радиацион-

ных экранов. Однако были получены лишь качественные оценки эф-

фективности радиационных экранов [3, 5].

Цели

настоящей работы

заключаются в построении математической модели процесса комби-

нированного теплопереноса в ТЗП с радиационными экранами и ис-

следовании влияния их количества, расположения и отражающей

способности на эффективность ТЗП в целом.

Постановка задачи.

Рассмотрим одномерный процесс радиаци-

онно-кондуктивного теплообмена в многослойном ТЗП из

N

слоев

как непрозрачных, так и частично-прозрачных материалов тол-

щиной

d

i

,

1,

i

N

=

(рис. 1).

Теплофизические и оптические свойства

материалов зависят от температуры, оптические свойства не зави-

сят от длины волны. Тепловой контакт между слоями считаем иде-

альным.

Рис. 1. Схема расчетной модели:

1 — непрозрачный слой; 2 — частично прозрачный слой

Математическая модель процесса радиационно-кондуктивного

теплообмена содержит интегродифференциальное уравнение перено-

са излучения. Для решения этого уравнения используем метод полу-

моментов [6], показавший высокую точность в случае малых оптиче-

ских толщин. Математическая модель процесса теплообмена приве-

дена в работе [8].

Результаты исследований.

При математическом моделировании

рассматривалось ТЗП перспективного МКА на основе материала

Saffil из волокон Al

2

O

3

(плотность 120 кг/м

3

) с системой радиацион-

ных экранов (рис. 2). Фронтальная поверхность ТЗП защищена эро-

зионно-стойким покрытием. Между силовой конструкцией из алю-