层状热障涂层孔隙微结构对其隔热性能影响的数值-中国有色金属学报.PDF

第 25 卷第 2 期 中国有色金属学报  2015 年 2 月  Volume 25 Number 2  The Chinese Journal of Nonferrous Metals  February2015  文章编号：1004­0609(2015)02­0408­07  层状热障涂层孔隙微结构对其隔热性能 影响的数值研究 凌锡祥，王玉璋，王 星，李佳莉  (上海交通大学 动力机械与工程教育部重点实验室，上海  200240)  摘要：基于四参数随机生长方法开发涂层微结构构造软件，构造层状涂层各向异性孔隙微结构，基于热阻网络方 法开发涂层隔热性能分析软件，通过数值模拟分析不同孔隙大小、厚度和方向下层状涂层内部传热过程，得到层 状涂层有效导热系数和稳态导热温度场。结果表明：提高涂层的孔隙率能有效地增强涂层隔热性能；孔隙率一定 时，层状孔隙细小化会减弱涂层的隔热性能，但有利于稳态导热温度场的均匀分布，有利于涂层结构稳定；孔隙 率一定时，层状孔隙细长化在一定程度上会增强涂层的隔热性能；孔隙率一定时，在 0°~90°内，随着孔隙水平夹 角的增大，涂层的隔热性能会有所减弱。且孔隙率越大，这种减弱趋势越明显。 关键词：热障涂层；层状微结构；孔隙率；有效导热系数；隔热性能 中图分类号：TK124  文献标志码：A  Numerical studyof effect of poremicrostructureof  layeredthermal barrier coatings onthermal insulation performance  LING Xi­xiang, WANG Yu­zhang, WANG Xing, LI Jia­li  (Key Laboratory for Power Machinery and Engineering,Ministry of Education,  Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)  Abstract: Asoftware for constructing coating microstructure was developed based on the quartet structure generation set  (QSGS), and the anisotropic pore microstructure of layered coating was constructed, also a software for analyzing the  thermal insulation performance was developed based on thermal resistance network method.Bynumerical simulation,the  heat transfer process within the layered coatings of different pore sizes,thicknessesand directions was analyzed, then,the  coating effective thermal conductivity and thermal steady state temperature field were obtained. The results show that  increasing the porosity of the coating can effectively enhance the