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激光烧蚀聚甲醛的热-化学耦合模型及其验证

李干 程谋森 李小康

激光烧蚀聚甲醛的热-化学耦合模型及其验证

李干, 程谋森, 李小康
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  • 针对激光辐照聚甲醛的烧蚀现象,建立了一种包含升温、相变、热解及热解产物飞散等过程的热-化学耦合模型. 采用无规热解模型描述聚甲醛升温后的热解过程,给出了不同热解率下热解产物的组成. 利用基团贡献法计算烧蚀产物组分的热力学性质,并按照混合法则确定烧蚀产物混合物的名义标准沸点和临界温度. 当烧蚀产物温度低于临界温度时,以液态蒸发机理表征热解产物的烧蚀,用Knudsen层关系式计算烧蚀质量;反之热解产物飞散由气体动力学机理控制,采用间断守恒关系及Jouguet条件描述烧蚀进程. 本模型可给出激光辐照下聚甲醛的烧蚀质量、烧蚀温度、烧蚀产物组成和不同机理的烧蚀比率. 与实验结果对比表明,当激光能量密度小于30 J/cm2时本模型能准确地描述烧蚀过程.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51306203)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-08
  • 修回日期:  2014-02-16
  • 刊出日期:  2014-05-20

激光烧蚀聚甲醛的热-化学耦合模型及其验证

  • 1. 国防科学技术大学航天科学与工程学院, 长沙 410073
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51306203)资助的课题.

摘要: 针对激光辐照聚甲醛的烧蚀现象,建立了一种包含升温、相变、热解及热解产物飞散等过程的热-化学耦合模型. 采用无规热解模型描述聚甲醛升温后的热解过程,给出了不同热解率下热解产物的组成. 利用基团贡献法计算烧蚀产物组分的热力学性质,并按照混合法则确定烧蚀产物混合物的名义标准沸点和临界温度. 当烧蚀产物温度低于临界温度时,以液态蒸发机理表征热解产物的烧蚀,用Knudsen层关系式计算烧蚀质量;反之热解产物飞散由气体动力学机理控制,采用间断守恒关系及Jouguet条件描述烧蚀进程. 本模型可给出激光辐照下聚甲醛的烧蚀质量、烧蚀温度、烧蚀产物组成和不同机理的烧蚀比率. 与实验结果对比表明,当激光能量密度小于30 J/cm2时本模型能准确地描述烧蚀过程.

English Abstract

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