艙壁熱防護結構的熱力學分析.pdf

1、船用熱防護結構是復合夾層結構,包含船用鋼板、隔熱材料、裝飾材料等,熱防護結構鋪設在現(xiàn)服役船體鋼結構表面,未改變船體承載力學結構,而是增加原有結構的熱防護功能和裝飾環(huán)境。整體結構特點,強度高、質量輕、防火、隔音、隔熱、保溫、裝飾美觀等,可以廣泛應用于航天領域、船舶行業(yè)(軍船、民船、核潛艇)、建筑領域?，F(xiàn)今艦船防火得到了高度重視,同時國內外很多學者對熱防護結構進行了大量研究,成果已經(jīng)很多,如今常用的有防火涂料、硅酸鹽、氣凝膠等等。研究領域涉

2、及結構的傳熱學分析、材料的防火等級、上艦適用性分析等,但是在熱防護本身實用性上不能兼顧到防火材料防火等級與占空間率和質量比重。因此,本文以質量輕、占空間小、防火等級高的新型熱防護結構為研究對象,借助國內外不同國家防火標準,對本文這種新型熱防護結構進行理論求值、防火等級試驗和仿真、實用性研究,得到較好結果。本文分別采用理論分析、實驗、仿真等方法,進行了相應的驗證。結果表明,對新型熱防護結構熱力學性能評價方法較準確,理論與實驗結果相對誤差在

3、10％以內,證明了本文提出的這種新型熱防護結構熱力學實驗分析在工程中的可行性。具體內容如下:
　　1.新型熱防護結構的熱傳導方程結合歐洲和英國現(xiàn)有防火標準理論和Eurocode 3和Melinek and Thomas兩種火災模型公式,推導了新型熱防護結構的熱傳導率值及熱學參數(shù),同時對新型熱防護結構的熱傳導作了綜述性研究。
　　2.對新型熱防護結構進行高溫防火性試驗,得到新型熱防護結構實驗板在高溫環(huán)境下面火層與背火層的溫度隨

4、時間變化關系,通過5步驟的溫度加載得到相應的新型熱防護結構的傳熱數(shù)值,分析數(shù)值可以得到新型熱防護結構的防火等級和熱傳導率。實驗結果表明,新型熱防護結構的防火等級達到船用A60標準、熱傳導率低、防火隔熱性能高。
　　3.基于有限元仿真分析軟件,利用ANSYS8.0熱分析仿真模擬新型熱防護結構的隔熱性能實驗,仿真結果與實驗結果吻合較好。通過仿真過程,進一步優(yōu)化新型熱防護結構的尺寸,為新型熱防護結構的占空間率和減輕質量進行了實用性評估。