气凝胶复合材料隔热性能仿真与试验研究——娄凤飞

报告人简介：

博士毕业于北京航空航天大学，现任太阳成集团tyc9728讲师，目前发表SCI论文15篇，主要从事微纳尺度辐射传热、飞行器热管理等领域研究。

报告内容：

本报告以掺杂特定微米尺度纤维的SiO₂气凝胶复合材料为研究对象，围绕气凝胶材料隔热性能的计算方法和测试方法开展理论分析、数值模拟与试验研究，建立了等效热导率数学模型以及改进了热导率测试方法，进一步推动了气凝胶材料在高超飞行器热防护系统中的应用，研究成果对热防护材料隔热性能的预测及测试具有重要的理论与工程指导意义。

（1）SiO₂气凝胶复合材料的性能表征与热物性分析

本报告对掺杂特定微米尺度纤维的高密度SiO₂气凝胶复合材料进行了详细的性能表征，得到了材料的微观形貌和微观参数。基于微观特性，分析了气体、固体、气-固耦合和辐射热导率随温度和压力的变化规律。

（2）建立了气凝胶材料的热导率数学模型

本报告搭建了防护热流计试验台，利用此装置在不同温度和压力下对SiO₂气凝胶复合材料进行了热导率试验，结合试验数据建立了等效热导率数学模型，可用于快速准确计算特定温度和压力工况下气凝胶的等效热导率，为气凝胶材料的热性能评估提供了有效方法。

（3）探究了气凝胶材料介质辐射对稳态法测试结果的影响

本报告通过对稳态法的测量结果进行定量分析，指出稳态法并不适用于测量半透明材料的热导率，揭示了半透明材料中介质辐射对稳态法测试结果的影响规律，为气凝胶材料热导率的准确性测量提供了理论依据。

（4）开展了气凝胶材料地面热考核方法的研究

本项目改进了气凝胶这类热防护材料热导率的测试方法，弥补了导热加热法和红外辐射加热法的不足，解决了气凝胶在高温气流环境中真实隔热性能的测试问题，测试结果对热防护系统的优化设计具有重要参考价值，可提高热防护系统的设计标准。此测试方法进一步推动了气凝胶材料在高超飞行器热防护系统中的应用，研究成果对热防护材料隔热性能的预测及测试具有重要的理论与工程指导意义。