Тепломассоперенос в теплозащитных композиционных материалах в условиях высокотемпературного нагружения

В работе моделируется тепломассоперенос в теплозащитных композиционных материалах, используемых в качестве тепловой защиты элементов конструкций гиперзвуковых летательных аппаратов. При высокотемпературном нагружении композиционных материалов возникают две фазы: первая – незатронутая разложением связующего композиционного материала, вторая – пористый остаток, в котором фазовые превращения закончены. Эти две фазы разделяет узкая зона разложения связующего композиционного материала, ограниченная подвижными границами начала и окончания фазовых превращений с интенсивным газообразованием и переменной плотностью композиционных материалов. Для первых двух фаз получены аналитические решения задач тепломассопереноса, на основе их и баланса тепловых потоков в зоне пиролиза выведено трансцендентное уравнение для определения координат и скорости движения этой зоны. Найденная массовая скорость движения зоны пиролиза позволила определить массовую скорость генерации, плотность и давление торможения пиролизных газов в зоне разложения, а также массовую скорость фильтрации в пористом коксовом остатке. Достоверность предложенной математической модели подтверждается многими численными экспериментами. Результаты некоторых из них приведены в виде зависимостей от времени и теплофизических характеристик температур, массовых и линейных скоростей движения зоны пиролиза, плотности и давления торможения газов в этой зоне, а также распределения давления и массовой скорости фильтрации в образованном пористом остатке.