因为树脂基复合材料的比强度和比模量相对于传统金属材料要高,现如今已被大量应用在航空航天领域,同时热压罐工艺作为制造航空复合材料结构的主要方法也吸引了大量的学者研究。随着研究的深入,人们发现复合材料结构在成型过程中,由于本身结构件和模具体积较大且结构复杂,阻碍了热压罐内热气体的流动,引起了复合材料固化温度分布不均匀,其内部产生残余应力且结构发生变形,严重影响产品的质量和性能。为了改善热压罐中复合材料成型的质量,同时保证成本低和周期短,人们提出使用数值仿真的方法研究热压罐工艺的温度分布,预报复合材料固化过程中可能出现质量问题的地方,提出工艺改善意见。本文从三个方面研究了热压罐中复合材料构件和模具的温度变化及流场的分布规律。第一部分使用ICEM软件和Fluent软件建立了框架式模具在热压罐中强迫对流换热的有限元模型,依据罐内气体的流态,采取标准κ-ε湍流模型作为热压罐中气体流动模型,随后验证了模拟结果的正确性。依据该模型讨论热压罐工艺参数中升/降温速率和风速对模具温度分布的影响规律。第二部分内容基于固体热传导方程和树脂固化放热方程,建立了包括聚酯树脂和环氧树脂层合板的固化模型,验证了模型的正确性。随后研究了对流换热系数、厚度等工艺参数对层合板固化进程中的温度分布和固化度变化。第三部分内容利用Fluent软件对热压罐成型工艺中蒙皮结构的温度场和流场特性进行了模拟分析,并通过在框架式模具通风孔处安装风扇的方法来增强热空气对流,改善罐内流场分布均匀性和模具型面温度分布均匀性。计算结果表明,合理地布置风扇在模具通风孔中的位置和控制风速,可以调整框架式模具内部区域流场分布,使模具型面的温度场更均匀,对于提高复合材料构件成型质量具有重要意义。