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《熱障涂層微結(jié)構(gòu)對(duì)其熱輻射特性影響的數(shù)值研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文熱障涂層微結(jié)構(gòu)對(duì)其熱輻射特性影響的數(shù)值研究碩士研究生：張博靜學(xué)號(hào)：1110209153導(dǎo)師：趙長(zhǎng)穎教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：動(dòng)力工程及工程熱物理所在單位：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院答辯日期：2014年2月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheMasterDegreeNUMERICALSTUDYONMICROSTRUCTURALEFFECTONTHERADIATIVEPROPERTIESOFTHERMALBARRIERCAOT
2、INGS(TBCs)Candidate：BojingZhangStudentID:1110209153Supervisor：Prof.ChangyingZhaoAssistantSupervisor:Prof.AcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EngineeringThermo-physicsAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：February,2014Degree-Conferring-I
3、nstitution：ShanghaiJiaoTongUniversity熱障涂層微結(jié)構(gòu)對(duì)其熱輻射特性影響的數(shù)值研究摘要由于熱輻射的本質(zhì)是電磁波，具有波的性質(zhì)，所以當(dāng)微結(jié)構(gòu)尺度與波長(zhǎng)相當(dāng)或者更小時(shí)，傳統(tǒng)的忽略波特性推導(dǎo)出的熱輻射傳遞方程是不完全適用的。傳統(tǒng)的幾何光學(xué)方法在計(jì)算微結(jié)構(gòu)的熱輻射特性時(shí)沒(méi)有考慮到干涉效應(yīng)的影響，這種假設(shè)在微結(jié)構(gòu)大于波長(zhǎng)的時(shí)候是適用的，但當(dāng)微結(jié)構(gòu)小于波長(zhǎng)時(shí)，這種方法就失效了，從而限制了幾何光學(xué)方法的應(yīng)用范圍。本文對(duì)傳統(tǒng)的幾何光學(xué)方法進(jìn)行了改進(jìn)，考慮了波的干涉效應(yīng)，并以隨機(jī)粗糙表面作為應(yīng)用背景，結(jié)果表面改善的幾何光學(xué)
4、方法在計(jì)算微結(jié)構(gòu)熱輻射特性時(shí)適用的范圍更廣。本文主要使用時(shí)域有限差分方法研究了熱障涂層微結(jié)構(gòu)對(duì)輻射特性的影響關(guān)系。本文通過(guò)使用SEM掃描得到熱障涂層的微觀形貌照片，然后對(duì)微觀形貌進(jìn)行分析，把APS涂層的微觀結(jié)構(gòu)分成不同的微結(jié)構(gòu)，即圓形空洞、橢圓形空洞和狹長(zhǎng)型裂紋;把EBPVD涂層的微結(jié)構(gòu)分成柱狀和羽狀。通過(guò)改變微結(jié)構(gòu)的參數(shù)，本文利用FDTD求解電磁場(chǎng)的方法，得到不同微結(jié)構(gòu)對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊懀瑥亩玫轿⒔Y(jié)構(gòu)與輻射特性的關(guān)系。本文重點(diǎn)研究了APS涂層中孔隙率、空洞的大小、排列方式、微裂紋的大小和朝向以及EBPVD涂層中柱狀晶體大小、柱間間隔等羽
5、狀間隔等微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)涂層衰減系數(shù)的影響關(guān)系。本文研究的結(jié)果對(duì)于精確計(jì)算熱輻射能量傳遞和指導(dǎo)涂層的噴涂過(guò)程有很大的價(jià)值。關(guān)鍵詞：幾何光學(xué)方法，干涉效應(yīng)，時(shí)域有限差分方法，熱障涂層、微觀結(jié)構(gòu)，輻射特性-I-NUMERICALSTUDYONMICROSTRUCTURALEFFECTONTHERADIATIVEPROPERTIESOFTHERMALBARRIERCAOTINGS(TBCs)ABSTRACTInessence,radiationisonekindofelectromagneticwavewhichcanbedescribedbyt
6、heMaxwellequations.Thetraditionalradiationtransferequationsarenotcompletelyapplicablewhenthemicrostructureissmallerthanthewavelength.Inthispaper,theconventionalgeometricalopticsray-tracingapproachisimprovedbyconsideringtheinterferenceeffect.Fourdifferentroughsurfacesarege
7、nerated,andtheirreflectionpropertiesarestudiedbyusingthegeometricalopticsray-tracingmethodandthefinitedifferenttimedomainmethod.Throughtheanalysisandcomparisonoftheresults,theeffectoftheinterferenceeffectisevaluatedinthegeometricalopticsray-tracingmethod.Exceptforsmallinc
8、idenceanglesorweakroughness,theinterferenceeffecthasasignificanteffectontheresultspredictedbythe
