张凯
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邓子辰
,
王博
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周加喜
复合材料学报
针对多孔夹层圆柱壳的主动散热性能以及等效热导率的计算问题,通过推导多孔结构的等效热导率和主动散热状态下的稳态温度控制方程,在对流换热条件下,计算了考虑主动散热后所折减的等效热导率,及其与结构相对密度和流体流速之间的关系.采用考虑主动散热的等效热导率,计算结构瞬态温度分布,并与有限元结果进行对比.同时,计算了夹层圆柱壳相对密度和结构散热性能的关系以及最大散热性能相对应的最优相对密度和最优杆件厚度.通过瞬态温度分布结果与有限元结果对比,得到采用考虑主动散热的等效热导率所得结果与有限元结果吻合,说明了计算等效热导率方法的有效性,并且可以准确地计算瞬态温度分布;同时分析得到等效热导率随着流体流速的增大而减小,随着结构相对密度的增大而增大;在相同结构质量下,正方形和正六边形构型具有较好的主动散热性能.
关键词:
多孔材料
,
主动散热
,
等效热导率
,
散热指标
,
瞬态温度
张凯
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邓子辰
,
周加喜
复合材料学报
通过推导2种不同换热边界条件下平板夹层多孔材料的散热指标,研究了考虑对流换热因素的平板夹层多孔材料主动散热性能,得到了影响材料散热性能的因素.分析了在确定的相对厚度下,不同构型多孔材料的相对密度与散热指标的关系,并得出正六边形构型的散热指数最大.随着相对厚度的增大,最大散热指标和最优相对密度增大较快,当相对厚度大于20时,最大散热指标和最优相对密度变化较小并最终趋于定值.由上述结果可以得到相对应的最小质量,随着最小质量的增大,最大散热指标增大并最终趋于定值.在相同的最大散热指标下,随着表面换热系数比值的增大,最小质量逐渐减小.最后考虑承载因素对结构进行了优化分析,正六边形构型的多孔材料具有明显的综合性能优势.
关键词:
多孔材料
,
主动散热
,
换热系数
,
最大散热指标
,
性能优化
