化学气相渗透过程的多尺度建模,分析与模拟

项目名称： 化学气相渗透过程的多尺度建模,分析与模拟

项目编号： No.11271281

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 岳兴业

作者单位： 苏州大学

项目金额： 60万元

中文摘要： 本课题研究碳纤维增韧-碳化硅陶瓷基复合材料(C／SiC)的制备工艺- - 化学气相渗透（CVI）过程的多尺度建模,分析及数值模拟。我们首先将编织预制体看作两相多孔介质，其中孔隙结构由node-bond网络刻画，在制备过程中可以动态变化，在微观孔隙尺度上建立关于反应物浓度的反应扩散方程。 经过尺度提升，可以导出等效的宏观浓度方程。再联立孔隙度演化的方程，得到一个封闭的等效宏观系统，用来在宏观尺度上模拟二维或三维编织预制体的CVI过程。我们将建立具有动态孔隙结构的多孔介质中的非线性反应-扩散系统的均匀化理论， 可以用于对上述宏观模型的分析和验证。基于异质多尺度方法，我们可以发展一种多尺度算法来预测CVI过程结束后得到的复合材料中残余孔隙的结构分布。

中文关键词： 多尺度建模；化学气相渗透过程；残余空隙分布；陶瓷金符合材料；无尺度分离的异质多尺度方法

英文摘要： We consider the multi-scale modeling, analysis and numerical simulation of the chemical vapor infiltration (ICVI) process for the fabrication of fiber-reinforced ceramic composites C/SiC. We first establish a microscopic model in which the woven preform is viewed as a two-phase porous media described by a dynamic node-bond network in the pore scale during the fabrication process. Then a macroscopic model will be derived by upscaling procedure based on the homogenization theory. Both 2D and 3D proforms will be considered. The homogenization theory will be presented for a nonlinear system of surface-action and diffusion processes in a porous media with dynamic pore sturcture. A multiscale algorithm based on Heterogeneous Mulstiscale Method will also be developed to predict the residual pore structure in the final composites product.

英文关键词： multi-scale modelling；process of chemical vapor infiltration；residual pore structure；ceramic composite；HMM without scale-separation