碳纖維紅外輻射特性的時(shí)域有限差分方法研究.pdf

1、碳纖維及其復(fù)合材料由于具有低密度、低成本、抗疲勞、導(dǎo)熱和膨脹系數(shù)小、吸波性能好等優(yōu)點(diǎn),在近幾十年來(lái)得到了迅猛的發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于航天器熱防護(hù)和隱身飛機(jī)等國(guó)防領(lǐng)域。
　　針對(duì)現(xiàn)階段關(guān)于碳纖維輻射特性的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)測(cè)量方面的現(xiàn)狀,本文從理論出發(fā),基于麥克斯韋方程,并結(jié)合時(shí)域有限差分方法,對(duì)單根碳纖維粒子以及兩種常見(jiàn)碳纖維編織結(jié)構(gòu)(2D和2.5D)的紅外輻射特性進(jìn)行了研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)首先簡(jiǎn)化并建立了單根碳

2、纖維粒子的幾何模型,找到了適用于碳纖維粒子的復(fù)折射率,通過(guò)全場(chǎng)/散射場(chǎng)方法引入了平面電磁波,通過(guò)與Mie理論的對(duì)比驗(yàn)證了采用FDTD方法計(jì)算粒子散射問(wèn)題的可行性,計(jì)算了紅外波段中單根碳纖維的散射強(qiáng)度分布和吸收、散射因子,分析討論了粒子半徑、背景折射率和材料光學(xué)常數(shù)對(duì)其輻射特性的影響。
　　(2)然后分別建立了2D和2.5D碳纖維編織結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型,通過(guò)計(jì)算它們的散射強(qiáng)度分布和吸收、散射因子,研究了單根粒子半徑、縱向?qū)訑?shù)、橫向和縱向