激光对碳纤维增强复合材料的热烧蚀数值模拟

高能激光对复合材料的辐照效应研究,可以拓展激光技术的应用范围.为了预测激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态热响应,提出了一个简化计算模型.采用隐式有限体积方法求解控制方程,边界条件包括激光辐照加热、对流换热、辐射换热以及材料表面烧蚀.考虑了激光辐照过程中基体热分解、质量迁移、比热容变化情况.基于该烧蚀模型,预测了激光辐照下碳纤维增强复合材料的瞬态温度场和表面烧蚀速率,计算结果与文献试验数据一致.最后,通过修正烧蚀模型分析了高速气流剥蚀对激光辐照复合材料热效应的影响.