Численное моделирование процесса высокотемпературного силицирования углерод-углеродного пористого материала
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2021-3-56-62Аннотация
С целью теоретического описания процесса высокотемпературного силицирования углеродного волокна разработана физико-математическая модель на основе общих уравнений, описывающих закупоривание пористой среды различного рода примесями. В рассматриваемой задаче основным механизмом первичного заполнения пор образца является диффузия газа. Предполагается, что в роли механизма закупорки выступает конденсация газообразного кремния на внутренних стенках пор. Предложены температурные зависимости для коэффициентов конденсации и испарения, характеризующие интенсивность данного процесса. Численное моделирование выполнено методом конечных разностей с использованием явной схемы в случае постоянного значения мобильной концентрации на входе и заданного линейного распределения температуры на вертикальных границах образца, что позволило смоделировать частично силицируемую область и отграничить от нее ту часть изделия, которая остается “сухой” в ходе данного процесса. Проанализирована эволюция основных характеристик композитного материала: пористости и концентрации иммобильного компонента в объеме. Количественно описаны внешние факторы, влияющие на интенсивность процесса конденсации, а именно, проведен расчет концентрации мобильного компонента в объеме в зависимости от времени. Для характерного промежуточного времени расчета вычислено максимальное изменение пористости среды, на основе которого оценено время полной пропитки материала, составившее, как оказалось, порядка 2 ч. Результаты численного моделирования в плане времени силицирования и привеса образца удовлетворительно согласуются с известными количественными экспериментальными данными.Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2021 Вестник Пермского университета. Физика
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
