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复合材料学报 2024年第7期41卷 3453-3466页

作者：魏雨函曾琴白鸿柏薛新福州大学机械工程及自动化学院福州350116

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材、金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料,在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能,尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性作... 详细信息

多材复合高温基线密封件是一种集隔热芯材、金属编织弹簧管和陶瓷纤维编织管于一体的新型多孔复合结构材料,在动载荷作用下具有柔性、耐高温、耐磨和密封等多功能优异性能,尤其对提高新一代高速飞行器热端部件的综合性能上起到关键性作用。它综合利用了内层隔热芯材的热防护、中间层高温合金编织弹簧管的弹性回复和外层陶瓷纤维管的耐热、耐磨等各自的性能优势。然而,由于各基材结构和性能之间的差异性,多材混杂结构与整体性能调控之间的内在联系尚不明确。基于此,首先介绍了多材复合高温基线密封件各组成材料特性及其制备工艺;其次,对现有高温基线密封件的理论和数值模型等研究方法进行梳理和归纳;再次,阐述了多材复合高温基线密封件在关键制备工艺和高温动载荷服役过程中存在的主要技术挑战;最后,对多材复合高温基线密封件的研究发展趋势和潜在工程应用进行了展望。

关键词：高温基线密封动密封制备工艺弹性行为耐磨

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高温基线密封编织弹簧管的建模与仿真

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宇航材料工艺 2019年第3期49卷 15-20页

作者：巴全坤王维民姜鑫张登鹏高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室北京化工大学

为了研究高温基线密封中的编织弹簧的回弹特性,参照Pierce线圈模型对编织弹簧管进行参数化建模。采用有限元软件对编织弹簧管进行静力学仿真,对比有限元计算结果与实验数据,接触面摩擦因数为0.1时仿真结果与实验结果吻合较好。弹簧刚度... 详细信息

为了研究高温基线密封中的编织弹簧的回弹特性,参照Pierce线圈模型对编织弹簧管进行参数化建模。采用有限元软件对编织弹簧管进行静力学仿真,对比有限元计算结果与实验数据,接触面摩擦因数为0.1时仿真结果与实验结果吻合较好。弹簧刚度对线径十分敏感,回弹力与线径呈现非线性高次关系。增加编织线股数,弹簧刚度会成倍增加。温度在低于600℃时对弹簧刚度的影响较小,在高于600℃后,弹簧刚度随着温度升高快速下降。通过S-N曲线计算编织弹簧管在650℃时的最低疲劳寿命高于密封设计要求。研究结果表明,在编织弹簧管的设计要求的前提下,环密度为0.05、线径为0.32mm、双线编织的编织弹簧管具有较好的性能。。

关键词：高温基线密封编织弹簧管 Pierce线圈模型参数化建模有限元仿真

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高温密封的性能测试方法研究

高温密封的性能测试方法研究

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作者：巴全坤北京化工大学

学位级别：硕士

随着快速飞行器的飞速发展,高温密封显得尤为重要,已经成为制约其发展的主要瓶颈之一。高温密封安装位置为高温氧化的极端环境,导致其设计难度大大增加。高温密封的密封与隔热性能直接关系飞行设备能否达到设计的性能要求。本文针对活... 详细信息

随着快速飞行器的飞速发展,高温密封显得尤为重要,已经成为制约其发展的主要瓶颈之一。高温密封安装位置为高温氧化的极端环境,导致其设计难度大大增加。高温密封的密封与隔热性能直接关系飞行设备能否达到设计的性能要求。本文针对活动控制板处使用的高温基线密封,研究不同结构参数对其刚度、密封与隔热性能的影响。针对高温基线密封的编织弹簧管进行参数化建模与静力学仿真分析,研究环密度、丝径、编织股数以及温度对编织弹簧管回弹力的影响,计算了编织弹簧管在1000℃下的疲劳寿命。研究结果表明,在编织弹簧管设计要求的前提下,环密度为0.05、线径为0.32mm、双线编织的编织弹簧管具有较好的性能。参照多孔介质模型,对空气流过高温基线密封的流动与传热机理进行了分析,介绍了空气在高温基线密封中的流动与传热的数学模型。研究发现,Blake-Kozeny方程能很好的预测密封件的泄漏特性。将热力学第一定律运用于多孔介质的传热分析,介绍了考虑气固两相对流换热的复杂流动能量方程,通过该方程得到了空气泄漏量对隔热特性的影响。采用计算流体力学软件Fluent对空气在高温基线密封中的流动进行仿真计算,使用软件内置的多孔介质模型来对基线密封进行简化。通过稳态计算与瞬态计算,研究基线密封的结构参数对密封与隔热性能的影响。结果发现,压缩量对密封与隔热性能的影响较大,泄漏量与入口压力成线性正比关系,出口温度与入口压力成二阶非线性关系。搭建高温密封实验台,对高温基线密封进行实验研究。实验结果表明,高密度样品在压缩量为30%下的密封与隔热效果较好。但高温基线密封在高温实验后出现了永久变形问题,同时其使用的纤维材料出现了膨胀硬化现象。通过理论分析、仿真分析以及实验研究能很好的预测高温基线密封的密封与隔热性能。本文的研究方法与结论可为后续的性能改进提供参考依据。

关键词：高温基线密封编织弹簧管计算流体力学密封隔热

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