Физико-математическая модель переноса газообразного кремния в ходе высокотемпературного силицирования углеродных композитных материалов

Авторы

  • Виталий Анатольевич Демин Пермский государственный национальный исследовательский университет; Пермский национальный исследовательский политехнический университет
  • Татьяна Витальевна Демина Пермский государственный национальный исследовательский университет
  • Борис Сергеевич Марышев Пермский государственный национальный исследовательский университет; Институт механики сплошных сред УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-3-48-55

Аннотация

Предлагается новая физико-математическая модель высокотемпературного переноса паров кремния в условиях среднего вакуума от зеркала расплава до поверхности поглощающей пористой среды в атмосфере остаточного газа. Разработанная модель максимально упрощена и предназначена для дальнейшей численной реализации в ходе моделирования нестационарного трехмерного процесса высокотемпературного силицирования пористых углеродных изделий произвольной формы и при условии сложного распределения источников кремния. Физико-математическая модель переноса описывается всего одним нелинейным дифференциальным уравнением в частных производных для концентрации паров кремния в атмосфере аргона или любого другого остаточного газа. В предельном случае простейшей геометрии и одномерной постановки задачи получено стационарное аналитическое решение, объясняющее аномально большой поток паров кремния вглубь пористого материала в натурных экспериментах. Полученное аналитическое решение для изучаемых газовых смесей выражается через известные верифицированные значения материальных параметров. Оно показывает, что несмотря на низкое значение плотности насыщенных па-ров кремния парожидкофазный процесс высокотемпературного силицирования углеродных материалов физически возможен за разумное время.

Загрузки

Опубликован

2022-10-20

Как цитировать

Демин, В., Демина, Т., & Марышев, Б. (2022). Физико-математическая модель переноса газообразного кремния в ходе высокотемпературного силицирования углеродных композитных материалов. Вестник Пермского университета. Физика, (3), 48–55. https://doi.org/10.17072/1994-3598-2022-3-48-55

Выпуск

Раздел

Статьи