套筒热传导仿真分析报告
1、概述
分析套筒内腔温度保持3400K，外侧与大气接触状况下，经过16s热传导作用，外侧的温度情况。
2、产品说明
套筒结构如下图2.1所示，内径224mm，外径300mm，内部区域为氧化铝和二氧化硅复合材料，外部区域为钢材,其中内部复合材料厚度为20mm。
图2.1 套筒结构示意图
3、材料属性
所使用复合材料和钢材材料属性见表3.1、3.2所示。
表3.1 复合材料热物理材料属性
材料 |
密度（kg/m3） |
导热系数（W/m*k） |
比热容（J/kg*k） |
复合材料 |
320 |
*** |
*** |
表3.2 钢材热物理材料属性
材料 |
密度（kg/m3） |
导热系数（W/m*k） |
比热容（J/kg*k） |
钢 |
7800 |
48 |
480 |
4、载荷及边界条件
起始时，套筒温度均匀分布，与大气温度一致，为300k，在内侧施加3400K温度载荷，同时设定外侧与空气自然换热。
5、仿真分析结果
5.1在给定内部温度时，防隔热结构和材料参数的条件下，计算达到热平衡需要的时间以及在平衡状态下，防隔热材料内部的温度场分布。
根据计算得出，防隔热材料内部的温度场分布云图，如图所示。由图可知，稳态情况下防隔热材料的内壁温度为3400K，外侧温度为1910K。
图5.1温度场分布云图
5.2在给定内部温度时，防隔热结构和材料参数的条件下，在16S时，防隔热材料内部的温度分布。
提取套筒在16s时的温度场分布云图，如图5.1所示，从中可看出，套筒最大温度为3400K，分布在内腔，最小温度约为300K，分布在外侧，靠近内侧极小区域温度急剧变化，再往外的大部分区域保持初始温度。
图5.2 套筒温度分布云图
5.3在给定内部温度时，防隔热结构和材料参数的条件下，防隔热材料内部温度随时间变化曲线。
提取套筒外侧靠近中间一点的时间温度数据曲线，如下图所示，随着时间的增加，温度变化越快，但在200s时刻，仿真结果为320K。
图5.3 套筒外侧时间温度数据曲线
图5.4 隔热材料层200s时的温度分布
5.4在给定内部温度时，防隔热结构和材料参数的条件下，防隔热材料内部温度随时间变化曲线。
提取套筒外侧靠近中间一点的时间温度数据曲线，如下图所示，随着时间的增加，温度变化越快，但在500s时刻，仿真结果为350K。
图5.5 套筒外侧时间温度数据曲线
图5.6 隔热材料层500s时的温度分布
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