关键词热障涂层、FDTD方法、陶瓷层、时间谱线、缺陷结构热障涂层结构含陶瓷层、金属粘结层和金属基底如图1所示。当垂直入射的平面波如脉冲太赫兹波抵达陶瓷层会在其表面反射和透射。因陶瓷层折射率高、涂层厚200-400 μm其表面太赫兹反射波能量最强。部分太赫兹波透过陶瓷层传播至金属粘结层由于该层与金属基底性质相似在陶瓷层和金属粘结层界面太赫兹波被完全反射。鉴于太赫兹波在介质中的传播受折射率和介电性能影响可通过检测反射波信号分析陶瓷层电磁性质。图1 热障涂层结构的脉冲太赫兹检测示意图缺陷/无缺陷结构设计设置模块包含四个部分分别为几何结构、仿真区域、激励源和监视器设计好的结构如图2、3所示。本研究对热障涂层的陶瓷层光学参数进行设定将折射率设为4.6消光系数设为0.08。在几何结构设置方面热障涂层结构的长宽高尺寸确定为20mm×20mm×3mm。在仿真区域的时域参数设定中选择宽频脉冲作为激励形式。激励源从Y轴正向入射至热障涂层结构。针对不同维度的仿真网格尺寸设置存在差异。分别仿真二维、三维情况下无缺陷和带缺陷结构的时间谱线。图2 无缺陷结构设计图3 缺陷结构设计时间谱线为深入探究不同维度下热障涂层结构的特性编写了专门的脚本用于提取二维和三维情况下的时间谱曲线。在脚本中通过灵活设置“dimension”参数分别赋值为2或3以此实现不同FDTD仿真维度下的时间谱对比分析。最终得到的二维和三维时间谱如图5和图6所示。从这些时间谱曲线中可以清晰地观察到不同维度下太赫兹波在热障涂层结构中的传播特性差异为后续的研究提供了直观的数据支持。图4 时间谱绘制脚本图5 2D时间谱图6 3D时间谱总结本研究运用FDTD方法设计并仿真热障涂层的缺陷/无缺陷结构。精确设定陶瓷层参数合理规划几何和仿真区域参数获取二维、三维时间谱线为研究热障涂层电磁性质和缺陷检测提供依据。