Campo de temperatura y análisis de estrés térmico de un sistema de calefacción eléctrica de ala compuesta con daño por delaminación
Autores: Hu, Xuelan; Wang, Ziyi; Sun, Xiaoqing; Chu, Hengyu; Yao, Jiawei; Niu, Yifan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Campo de temperatura y análisis de estrés térmico de un sistema de calefacción eléctrica de ala compuesta con daño por delaminación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistemas electrotérmicos
Sistemas anti-/deshielo
Estructuras laminadas
Daño por delaminación
Distribución de temperatura
Expansión térmica.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas electrotérmicos de anti-/deshielo se utilizan ampliamente en aeronaves, y las estructuras de estos sistemas generalmente consisten en múltiples capas laminadas. En servicio, las estructuras laminadas son propensas a la deformación estructural y la delaminación, lo que puede afectar significativamente la conducción de calor. Por lo tanto, es esencial estudiar el campo de temperatura de estas estructuras eléctricamente calentadas durante su operación y analizar el impacto del daño por delaminación en la distribución de temperatura. En esta tesis, se lleva a cabo un estudio dinámico de campo multiphísico de una estructura de anti-icing por calentamiento eléctrico utilizando un método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa. Al estudiar el proceso de calentamiento eléctrico de placas compuestas que experimentan delaminación preposicionada, el método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa considera las condiciones de contorno de convección térmica, así como una fuente de calor constante. Además, para considerar las influencias de la forma geométrica y el daño por delaminación, aplicamos el método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa al proceso de calentamiento eléctrico de estructuras de perfil aerodinámico utilizando una matriz de transformación de coordenadas. Los cálculos muestran que cuando el daño por delaminación se encuentra por encima de la capa de calentamiento, la temperatura máxima de la estructura alcanza 450 grados C a los 50 s, lo que afecta gravemente el funcionamiento normal de la estructura. Además, la temperatura de la superficie del sistema de anti-icing disminuye a la temperatura ambiente en la delaminación. En contraste, el daño por delaminación ubicado por debajo de la capa de calentamiento tiene un efecto mínimo en la distribución de temperatura de la superficie. Además, el daño causado por múltiples tipos de daño es mayor que el causado por un solo tipo de daño.
Descripción
Los sistemas electrotérmicos de anti-/deshielo se utilizan ampliamente en aeronaves, y las estructuras de estos sistemas generalmente consisten en múltiples capas laminadas. En servicio, las estructuras laminadas son propensas a la deformación estructural y la delaminación, lo que puede afectar significativamente la conducción de calor. Por lo tanto, es esencial estudiar el campo de temperatura de estas estructuras eléctricamente calentadas durante su operación y analizar el impacto del daño por delaminación en la distribución de temperatura. En esta tesis, se lleva a cabo un estudio dinámico de campo multiphísico de una estructura de anti-icing por calentamiento eléctrico utilizando un método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa. Al estudiar el proceso de calentamiento eléctrico de placas compuestas que experimentan delaminación preposicionada, el método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa considera las condiciones de contorno de convección térmica, así como una fuente de calor constante. Además, para considerar las influencias de la forma geométrica y el daño por delaminación, aplicamos el método de elementos sólidos 3D por expansión térmica capa por capa al proceso de calentamiento eléctrico de estructuras de perfil aerodinámico utilizando una matriz de transformación de coordenadas. Los cálculos muestran que cuando el daño por delaminación se encuentra por encima de la capa de calentamiento, la temperatura máxima de la estructura alcanza 450 grados C a los 50 s, lo que afecta gravemente el funcionamiento normal de la estructura. Además, la temperatura de la superficie del sistema de anti-icing disminuye a la temperatura ambiente en la delaminación. En contraste, el daño por delaminación ubicado por debajo de la capa de calentamiento tiene un efecto mínimo en la distribución de temperatura de la superficie. Además, el daño causado por múltiples tipos de daño es mayor que el causado por un solo tipo de daño.