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C/C复合材料已经成为21世纪最重要的材料之一,目前在航空领域得到了广泛的应用。C/C复合材料的制备工艺主要是化学气相沉积(CVI)工艺。CVI工艺涉及到的物理化学过程非常复杂,这使得在实际生产中很难控制CVI工艺过程。压力、温度、滞留时间、尺寸等工艺参数都对CVI过程有着非常重要的影响,直接关系到C/C复合材料的物理性能和力学性能。由于CVI过程沉积时间很长(高达数百小时),且最终得到的C/C复合材料性能不一,如此使得CVI的成本大幅增加,产品质量也难以得到保证。计算机数值模拟近几十年来在各门学科中得到了广泛的应用。使用计算机数值模拟来仿真C/C复合材料的CVI过程可以为CVI工艺提供深层次的机理分析,进而优化工艺参数。本文对C/C复合材料CVI工艺过程进行了分析研究,将CVI过程分解为气体流动、气相反应、表面反应、传热等过程,并分别进行数学建模,使用有限差分方法在三维空间中的网格中进行离散,再通过相应的数值算法求解,得到离散网格中的数值离散解,然后使用相应的插值算法就可以得到整个预制体内部的连续解(包括各气体组分浓度、密度、孔隙率等物理场分布)。本文使用等温CVI(ICVI)实际生产工艺中的工艺参数进行模拟计算,得到沉积过程中四个周期时刻预制体内部各气体组分的浓度、密度及孔隙率分布。模拟的结果与实验数据和CT扫描曲线吻合良好,验证所建模型的可靠性。同时本文还对热梯度CVI(TCVI)工艺过程进行了数值模拟,得到预制体内部四个周期时刻预制体内部温度、各气体组分的浓度、密度分布及孔隙率分布。通过理论分析对结果进行验证,得到所建模型的可靠性。本文程序的开发基于Microsoft Windows XP系统,以Visual Studio2005为开发平台,使用C/C++编程语言。同时使用OpenMP和Intel C++对该程序进行并行设计,以提高程序运行效率和计算机资源的利用率。