碳纖維紅外輻射特性的時域有限差分方法研究.pdf

1、碳纖維及其復合材料由于具有低密度、低成本、抗疲勞、導熱和膨脹系數小、吸波性能好等優(yōu)點,在近幾十年來得到了迅猛的發(fā)展,被廣泛應用于航天器熱防護和隱身飛機等國防領域。
　　針對現階段關于碳纖維輻射特性的研究主要集中在實驗測量方面的現狀,本文從理論出發(fā),基于麥克斯韋方程,并結合時域有限差分方法,對單根碳纖維粒子以及兩種常見碳纖維編織結構(2D和2.5D)的紅外輻射特性進行了研究。具體研究內容如下:
　　(1)首先簡化并建立了單根碳

2、纖維粒子的幾何模型,找到了適用于碳纖維粒子的復折射率,通過全場/散射場方法引入了平面電磁波,通過與Mie理論的對比驗證了采用FDTD方法計算粒子散射問題的可行性,計算了紅外波段中單根碳纖維的散射強度分布和吸收、散射因子,分析討論了粒子半徑、背景折射率和材料光學常數對其輻射特性的影響。
　　(2)然后分別建立了2D和2.5D碳纖維編織結構的計算模型,通過計算它們的散射強度分布和吸收、散射因子,研究了單根粒子半徑、縱向層數、橫向和縱向