Результаты расчетно-теоретического исследования влияния основных факторов на теплопроводность трехслойной сотопанели


Авторы

Романяк А. Ю.1*, Пузырева А. К.1, Котович И. В.2, Киселёв В. П.2**, Глазков А. А.3, Моторин Д. В.3

1. ФГБОУ ВПО «Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана», 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, с. 1
2. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
3. АО «ОНПП «Технология» им. А.Г. Ромашина», 249031, РФ, Калужская обл., г. Обнинск, Киевское ш., 15

*e-mail: romanyak@bmstu.ru
**e-mail: vladimir-kiselev@yandex.ru

Аннотация

Представлены результаты трехмерного численного моделирования теплопроводности трехслойной сотопанели с учетом влияния боковых слоев, клеевого соединения и воздушной среды. Установлено, что при малых значениях теплопроводности боковых слоев, например, из углепластика, эквивалентная теплопроводность центрального слоя – сотового наполнителя и суммарная теплопроводность трехслойной сотопанели оказываются ниже теоретических значений, полученных из известных формул. Показано, что классические одномерные модели теплопередачи не учитывают сложную трехмерную структуру сотопанели и ее анизотропные свойства. Установлено, что увеличение теплопроводности и толщины боковых слоев приводит к росту эффективности теплообмена, однако эффект наиболее выражен при начальных значениях параметров. Исследовано влияние клеевого слоя, как теплового моста, и воздушной среды, увеличивающей суммарную теплопроводность за счет значительной контактной площади. Полученные результаты позволяют уточнить характеристики теплопередачи в композитных панелях и могут быть использованы при проектировании эффективных конструкций с заданными теплофизическими свойствами.

Ключевые слова:

коэффициент теплопроводности, анизотропия, клеевое соединение, воздушная среда, трехмерное моделирование

Список источников

  1. Prosuntsov P.V., Taraskin N.Y. Theoretical and numerical characterization of the thermal physical properties of carbon ceramic material // MATEC Web of Confe-rences. – EDP Sciences, 2016. Vol. 72. DOI: 10.1051/ matecconf/20167201092
  2. Prosuntsov P.V., Taraskin N.Y. Theoretical and numerical characterization of the thermal conductivity of carbon ceramic material from realistic microscale imaging // Matec Web of Conferences. – EDP Sciences, 2017. Vol. 92. DOI:10.1051/matecconf/20179201008
  3. Gilmore D.G., Donabedian M. Spacecraft thermal control handbook. Vol. 1. El Segundo, CA: Aerospace Press, 2002. 
  4. Karam R.D. Satellite thermal control for systems engineers // Aiaa. 1998. Vol. 181.
  5. Reznik S.V. et al. Modeling and identification of the processes of heat exchange in porous materials of thermal protection of reusable aerospace systems // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2004. Vol. 77. pp. 471–477, DOI: 10.1023/B:JOEP.00000364 92.18328.f2
  6. Рубцова Е.В., Шарова И.А., Петрова А.П. Высокопрочный пленочный клей ВК-36Т на основе эпоксидно-полисульфоновой системы // Новости материаловедения. Наука и техника. 2016. №. 6. 
  7. Комаров В.А. и др. Оптимизация трехслойных сотовых панелей пола из полимерных композиционных материалов пониженной горючести на основе высокопрочных углеродных и стеклянных волокон и клеевого связующего // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2020. Т. 19. №. 3. С. 51–72. DOI: 10.182 87/2541-7533-2020-19-3-51-72
  8. Вешкин Е.А., Сатдинов Р.А., Баранников А.А. Современные материалы для салона самолета // Труды ВИАМ. 2021. №. 9 (103). С. 33–42. DOI: 10.18577/ 2307-6046-2021-0-9-33-42
  9. Аккуратов И.Л. и др. Результаты исследований свойств углепластиков на основе различных полимерных связующих, перспективных для изготовления конструкций космической техники // Космическая техника и технологии. 2018. №. 1 (20). С. 54–66.
  10. Молчанов Б.И., Гудимов М.М. Свойства углепластиков и области их применения // Авиационная промышленность. 1997. №. 3–4. С. 58–60.
  11. Wang Y. et al. Epoxy composites with high thermal conductivity by constructing three-dimensional carbon fiber/carbon/nickel networks using an electroplating me-thod // ACS omega. 2021. Т. 6. №. 29. С. 19238–19251. DOI:10.1021/acsomega.1c02694
  12. Tian T. Anisotropic thermal property measurement of carbon-fiber/epoxy composite materials. For the Degree of Doctor of Philosophy – The University of Nebraska-Lincoln, 2011. pp. 179.
  13. Барботько С.Л., Вольный О.С., Мараховский П.С. Исследование влияния схемы армирования на характеристики горючести углепластика // Труды ВИАМ. 2019. №. 10 (82). С. 103–110, DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-103-110
  14. Sweeting R.D., Liu X.L. Measurement of thermal conductivity for fibre-reinforced composites // Composites Part A: applied science and manufacturing. 2004. Vol. 35. №. 7–8. pp. 933–938. DOI: 10.1016/j.compositesa.2004. 01.008
  15. Dasgupta A., Agarwal R.K. Orthotropic thermal conductivity of plain-weave fabric composites using a homogenization technique // Journal of composite materials. 1992. Vol. 26. №. 18. pp. 2736–2758. DOI: 10.1177/ 002199839202601806
  16. Абелиов Я.Л. Наполнители для теплопроводящих клеев // Клеи. Герметики. Технологии. 2005. №. 8. С. 26–27.
  17. Тихий В.Г. и др. Определение эффективного коэффициента теплопроводности сотового заполнителя методом электротепловой аналогии // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов. 2012. №. 2. С. 66–76.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2025