Вплив уноса маси з поверхні на температурне поле всередині теплозахисного покриття

Розглянемо задачу про перенесення тепла в полубесконечной тілі, поверх-ність якого руйнується при постійній температурі, причому кожен кілограм унесенной маси поглинає деякий задану кількість тепла. Ця модель, незважаючи на ідеалізацію постановки, несе в собі всі основні риси нестаціонарного руйнування реальних теплозахисних покриттів, вона особливо зручна при розробці методики стендових експериментів і обробці їх результатів. Гідність моделі обумовлено насамперед малим числом визначальних параметрів, що дозволяють обійтися невеликим числом результуючих залежностей (найчастіше представлених в графічному вигляді), побудованих на підставі чисельних розрахунків. Слід підкреслити при цьому важливість правильного вибору системи визначальних параметрів для спрощення всіх наступних розрахунків.

Фізичним прототипом даної розрахункової моделі є процес оплавлення кристалічних речовин при інтенсивному аеродинамічному нагріванні. У самому характері нагріву чітко розрізняються два періоди. У першому – температура поверхні монотонно зростає, поки не досягне температури руйнування. На цьому відрізку завдання нічим не відрізняється від розглянутих у попередньому параграфі. Зокрема, з їх допомогою легко розрахувати час досягнення початку руйнування, а також профіль температури в тілі, який сформується до цього моменту.

Досягнувши температури руйнування, кристалічні речовини плавляться і практично миттєво зносяться у вигляді найтоншої рідкої плівки набігаючим потоком газу. Невеликі товщини плівки розплаву на кристалічних тілах обумовлені низькою в'язкістю розплаву. Температура зовнішньої поверхні плівки практично не відрізняється від температури руйнування, відповідної внутрішньому кордоні плівки розплаву. Як температура руйнування, так і супроводжуючий його тепловий ефект залишаються постійними у всьому цікавому практику діапазоні теплових потоків.

У початковий момент часу і в подальшому на достатньому видаленні від зовнішньої поверхні температура тіла передбачається постійною і рівною. Враховуючи, що по досягненні температури руйнування тепловий потік в обох розглянутих випадках перестає змінитися, неважко показати, що лінійна швидкість переміщення разрушающейся поверхні, поступово збільшуючись, должна_ досягти свого постійного (стаціонарного) значення. Оскільки цей перехідний процес закінчиться лише через нескінченно великий відрізок часу, то зазвичай говорять не про стаціонарні, а про так звані «квазістаціонарних» параметрах руйнування. Відповідно можна вказати такий час, по закінченні якого швидкість руйнування наблизиться до стаціонарного значення з точністю до деякого заданого.

11 липня 2012

Джерело: www.stroysovet.ru