近日，《空天技術(shù)》網(wǎng)絡(luò)首發(fā)頂立科技碳陶技術(shù)團(tuán)隊《高超聲速風(fēng)洞蓄熱式加熱器的蓄熱體熱應(yīng)力數(shù)值模擬》論文，碳陶技術(shù)事業(yè)部工程師、南昌大學(xué)物理與材料學(xué)院碩士研究生林源為論文的第一作者，其導(dǎo)師戴煜教授為論文的通訊作者。

高超聲速風(fēng)洞能夠模擬出高超聲速飛行器所處的飛行環(huán)境，是開展高超聲速飛行器材料考核及結(jié)構(gòu)測試的重要手段。蓄熱體作為高超聲速風(fēng)洞中加熱器的核心部件，其抗熱震性能及使用壽命直接影響著風(fēng)洞的性能指標(biāo)及試驗質(zhì)量，是整個風(fēng)洞加熱器系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵。

在本項研究中，林源在戴煜教授、頂立科技副總經(jīng)理胡祥龍博士的指導(dǎo)下，針對高超聲速風(fēng)洞中加熱器的核心部件—蓄熱體，開展了一系列深入的模擬仿真工作，運用仿真軟件，采用熱力耦合分析的方法，同時結(jié)合實際的服役工況條件，進(jìn)行溫度場和熱應(yīng)力場的研究，重點分析蓄熱式加熱器蓄熱體產(chǎn)生開裂的原因，并就蓄熱體的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計以及后續(xù)的主要研究方向提出建議及展望。

通過有限元仿真分析，與蓄熱體實際損壞的情況進(jìn)行對比分析，解析了蓄熱體損壞的原因，蓄熱體的裂紋類型屬于疲勞斷裂。疲勞斷裂不同于一般的靜力斷裂，它是由于溫差的影響損傷到一定程度后，蓄熱體在工況下不斷地發(fā)生收縮，進(jìn)而裂紋擴(kuò)展到一定程度后才發(fā)生的斷裂。與實際情況比較后發(fā)現(xiàn)，實際損壞的情況與數(shù)值模擬的結(jié)果相一致，說明數(shù)值模擬的結(jié)果可以準(zhǔn)確的反映出蓄熱式加熱器中蓄熱體產(chǎn)生裂紋的原因，可為高超聲速蓄熱式風(fēng)洞加熱器中的蓄熱體工程設(shè)計及改進(jìn)研究提供參考。

有限元數(shù)值模擬技術(shù)是提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短設(shè)計周期、提高產(chǎn)品競爭力的一項重要手段。隨著計算機(jī)技術(shù)和計算方法的發(fā)展，該技術(shù)在工程設(shè)計和科研領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，尤其在應(yīng)對復(fù)雜的工程分析和計算時展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。

近年來，頂立科技通過不斷地自主創(chuàng)新、技術(shù)迭代，在熱工裝備領(lǐng)域中，首次將數(shù)值仿真分析技術(shù)應(yīng)用到超高溫、超高壓、超大型設(shè)備的研發(fā)項目中，該技術(shù)顯著優(yōu)化了產(chǎn)品開發(fā)流程，極大縮短了開發(fā)周期，并有效降低了人力與物力成本。通過充分利用數(shù)值仿真技術(shù)，不僅提高了產(chǎn)品的市場競爭力，還大力推動了熱工裝備產(chǎn)業(yè)向綠色、高效的發(fā)展目標(biāo)邁進(jìn)。