含通电碳纤维复合板电加热过程的数值模拟及优化设计

通过对碳纤维复合板进行模拟仿真发现，其由碳纤维发热丝束与碳纤维布复合得到。利用ABAQUS软件对温度场进行分析，确定了采用复合板通电加热的数学模型和模拟方法。基于影响温度场的部分因素对模型进行了优化设计。结果表明，含通电碳纤维复合板的上表面温度升高至约35℃,最大温度差为1.97℃,测得的上表面温度与实验值能较好的吻合。对模型进行预测发现，当温度为-12℃时，该板的温度升高至0℃以上。另外，在加热功率相同的条件下，随碳纤维发热丝束间距的增加，上表面的平均温度变化较小；随碳纤维发热丝束间距的减小，上表面温度分布的均匀性得到显著提升。在碳纤维发热丝束间距相同的条件下，随碳纤维发热丝束加热功率的增大，上表面温度显著升高，但是，上表面温度分布的不均匀程度增大。当发热丝间距为8或6 mm、通电功率为45 W的条件下，复合板可正常工作。