买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：南京玻璃纤维研究设计院有限公司;中材科技股份有限公司

摘要：本发明公开了一种纤维预制体CVI致密化过程的仿真方法，包括：获取纤维预制体参数；构建周期性对称的单胞模型；对单胞模型中的流体计算域和固体计算域进行网格划分；通过有限体积法离散单胞内CVI致密化过程的控制方程；在CFD求解器中加载程序单元；设置材料属性、化学反应和边界条件；迭代求解离散的控制方程，计算收敛后获得单胞填充完成所需时间；优化单胞模型重复模拟预制体孔隙演变的过程；根据最优单胞模型可视化单胞内封闭孔的形成过程和微结构的演变过程。本发明获得单胞的填充时间和填充度，可视化预制体封闭孔的形成过程和微结构的演变过程，为CVI工艺中纤维预制体结构的优化设计提供指导，从而提高复合材料的性能。

主权项：1.一种纤维预制体CVI致密化过程的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取纤维预制体参数：包括材料参数和结构参数，材料参数包括纤维材料种类和其各项热物性参数，结构参数包括纤维截面尺寸、经纬密、编织方式和纤维束内单丝的体积分数；步骤2、构建单胞模型：根据织物周期性对称的特性，取其最小代表性单元，构建周期性对称的单胞模型；步骤3、划分计算域网格：对单胞模型中的流体计算域和固体计算域进行网格划分；步骤4、有限体积法对单胞模型离散化：基于单胞模型CVI致密化过程的控制方程：质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及组分浓度守恒方程，通过有限体积法离散控制方程；步骤5、加载计算平台：在CFD求解器中加载程序单元，程序单元指定填充相在单胞模型的流体计算域和固体计算域网格单元中的质量转化和沉积方式，还原CVI过程预制体孔隙演变的过程；步骤6、在CFD求解器中设置材料属性、化学反应和边界条件：材料属性为各项热物性参数以及混合气的组成，化学反应为CVI过程涉及的化学反应，包括反应类型、方程式、指前因子、活化能和反应速率，边界条件包括进口参数变量、出口参数变量、纤维壁面、单胞壁面；步骤7、在CFD求解器中迭代求解计算：初始化单胞模型，设置时间步长，执行程序单元，进行非稳态迭代计算来求解离散的控制方程，监控残差曲线变化，计算收敛后获得单胞填充完成所需时间；步骤8、在CFD求解器中优化单胞模型重复模拟预制体孔隙演变的过程，包括以下步骤：步骤8-1：增加纤维束中纤维单丝数目，减小单丝直径，构建更精细化的单胞模型，同时计算单胞模型完成CVI复合过程所对应的填充时间；步骤8-2：再重复步骤8-1，计算该次填充完成时间与上次填充完成时间的填充完成时间差值；步骤8-3：如果填充完成时间差值小于设定阈值，得到最优单胞模型，执行步骤9，否则继续执行步骤8-1；步骤9、在CFD求解器中获取仿真过程：根据最优单胞模型获得单胞填充完成时间和填充度，并根据最优单胞模型可视化单胞内封闭孔的形成过程和微结构的演变过程；所述步骤5中，所述程序单元还原CVI过程预制体孔隙演变的过程包括：步骤5-1，首先将单胞模型内的空隙区域指定为初始孔隙率为1、粘性阻力系数和惯性阻力系数为0的多孔介质区域；步骤5-2，碳质量首先在纤维单丝外表面的第一层网格上固定沉积下来，随着碳的持续流动第一层网格单元会被填满，孔隙率到达0，然后从第一层网格单元向外搜索周围网格单元；步骤5-3，更新周围每个网格单元的碳质量、孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数，将周围每个网格单元循环迭代执行步骤5-2，直至整个区域网格的循环遍历；步骤5-4，得到碳在纤维表面沉积并向外堆积生长的孔隙演变过程；所述步骤5-3中，更新周围每个网格单元的碳质量、孔隙率、粘性阻力系数和惯性阻力系数具体为：网格单元的碳质量和孔隙率的计算关系式如下：Mc＝Vcell*ε*ρcell*Yc1ε＝1-Mcρc*Vcell2式中，Mc为网格单元内混合气体中碳质量，Vcell为网格单元的体积，ε为网格单元孔隙率，ρcell为网格单元的密度，Yc为网格单元内混合气中碳所占的质量分数，ρc为碳的密度；根据计算出的孔隙率通过厄根经验公式计算粘性阻力系数和惯性阻力系数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京玻璃纤维研究设计院有限公司 中材科技股份有限公司 一种纤维预制体CVI致密化过程的仿真方法