单小东
,
王沫然
工程热物理学报
本文基于热质概念和热-流比拟将固体导热问题转化为热子气的流动问题,研究了纳米梯形板导热的热整流现象.采用Monte Carlo数值模拟揭示了梯形微通道内气流的整流比随通道夹角的变化规律,并以此分析了纳米梯形板导热的热整流规律,与文献中的分子动力学模拟结果符合较好,从而验证了热子气模型的有效性.通过分析压差驱动力与壁面摩擦阻力随梯形通道夹角的变化关系初步揭示了纳米梯形板热整流效应的机制.
关键词:
热整流
,
热子气模型
,
等效热导率
,
纳米梯形板剂
董源
工程热物理学报
热整流现象是近年来在纳米系统中发现的一种特殊热传导现象,具有重要的应用前景,但是缺乏明确的物理解释和宏观物理图像.本文基于热质理论将导热过程与流体力学相类比,论证了热质运动的空间惯性力可以导致非对称导热介质中的热整流现象,并举例分析了硅纳米薄膜中的热整流效应.热质理论预测的热整流系数可达40％,足以满足构建热晶体管或者逻辑门的需求.
关键词:
热质理论
,
热整流现象
,
纳米薄膜
,
等效热导率
张虎
,
李增耀
,
丹聃
,
陶文铨
工程热物理学报
本文对自由空间和多孔介质内气相热导率进行了理论研究,采用基于瞬态平面热源法的Hot Disk热常数分析仪实现了0.01 Pa～1 MPa压力范围内纳米多孔材料等效热导率的准确测试.实验研究了温度、压力对纳米多孔材料等效热导率的影响规律,并剥离获得了气相导热对纳米多孔材料等效热导率的贡献.结果表明:纳米多孔材料的等效热导率随气氛压力的升高而迅速增加,实验剥离的纳米多孔材料中气相导热的贡献要高于纳米多孔材料中的气相热导率,压力越高,差别越大,在1 MPa时高于自由空间中的气相热导率;温度对纳米多孔材料中气相导热的影响在压力高于400 kPa时比较明显.
关键词:
气相热导率
,
纳米多孔材料
,
等效热导率
,
气相导热贡献
陆规
,
段远源
,
王晓东
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.01.007
构建了包含纤维和遮光剂等功能添加物以及裂缝等非均匀结构的理想结构单元,采用等效电路的分析方法,计算了复合型隔热材料的等效热导率.通过参数计算分析,讨论了纤维和遮光剂等功能添加物以及裂缝等非均匀结构对纳米孔高效隔热材料隔热性能的影响规律.计算结果表明,纤维和遮光剂颗粒的添加,提高了材料的固相热导率,但由于遮光荆颗粒能够有效的抑制材料的高温辐射,故存在最佳的添加比率(本文为30%);纤维的排布方向以及裂缝的大小,均对材料的隔热性能有较大的影响.
关键词:
纳米孔高效隔热材料
,
等效热导率
,
纤维
,
遮光剂
,
裂缝
陆规
,
王晓东
,
段远源
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2011.01.002
通过文献调研,分别讨论了纳米孔高效隔热材料在微米尺度和纳米尺度下气体导热,纳米尺度孔结构气固耦合等效热导率,添加遮光剂颗粒的气凝胶复合等效热导率和高温辐射等效热导率的计算方法.在此基础上,调研了用于计算流固耦合等效热导率计算的几种典型理想结构,结合对纳米孔高效隔热材料等效热导率有影响的各种因素及微米理想结构,采用热阻串并联的分析方法,可以计算纳米孔高效隔热材料的等效热导率.
关键词:
隔热材料
,
等效热导率
,
纤维
,
遮光剂
,
裂缝
何超
,
何雅玲
,
谢涛
,
刘清
工程热物理学报
对于纤维增强SiO2气凝胶复合隔热材料的等效热导率,以往主要通过提出简化结构之后利用等效电路方法进行理论求解.本文提出一种纤维结构的计算机随机生成方法,生成了不同的纤维-气凝胶复合材料等效结构单元;采用三维格子Boltzmann模型求解该等效结构的温度场,并计算了复合材料常温下的等效热导率.本文数值预测结果与理论计算结果及相关实验结果吻合良好,表明本文模型能够有效地预测纤维-气凝胶复合材料的等效热导率.
关键词:
SiO2气凝胶
,
复合隔热材料
,
结构生成
,
格子Boltzmann方法
,
等效热导率
谢涛
,
何雅玲
,
吴明
,
何超
工程热物理学报
本文研究并建立了气凝胶复合隔热材料传热计算模型.针对气凝胶纳米多孔材料的分形结构特征,结合规则交叉球杆结构,提出了气凝胶纳米多孔材料的分形交叉球杆结构模型,并以此结构模型为基础,建立了气凝胶纳米多孔材料热导率分形计算模型,模型中同时考虑了尺寸效应对气相、固相传热方式的影响,对气凝胶中添加的遮光剂、增强纤维等微米典型结构,以Mie辐射散射理论为基础,结合Rossland扩散近似模型,考虑了辐射传热对热量传递的增强作用;同时结合经典的两相系统等效热导率计算公式,获得复合材料的辐射导热耦合热导率计算模型.本文从纳米尺度的气凝胶多孔材料传热模型到微米尺度的气凝胶复合隔热材料传热模型,建立了完整的气凝胶纳米多孔复合隔热材料等效热导率计算模型.模型与多个文献中气凝胶材料热导率实验数值进行比较,获得了满意的结果,验证了模型应用于气凝胶复合隔热材料等效热导率预测计算方面的有效性.
关键词:
传热
,
分形结构
,
辐射
,
等效热导率
张凯
,
邓子辰
,
王博
,
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
刘鹤
,
李增耀
,
胡子君
,
陶文铨
工程热物理学报
本文基于二氧化硅气凝胶的微观结构特点,运用小球构成的立方阵列单元体纳米孔隙模型,结合固相导热和气相传热的尺度效应,计算得到了一定尺寸范围内材料的等效热导率,分析了材料密度、颗粒接触面积、材料比表面积等因素对材料等效热导率的影响。结果表明：存在使气凝胶等效热导率取最小值的最佳密度;在一定的密度范围内,孔隙率一定时,材料的等效热导率随比表面积的增大而减小;颗粒间接触界面直径与固相颗粒直径的比值越大,等效热导率越低,在该比值一定时,气孔的尺寸和分布成为影响模型等效热导率的关键因素。
关键词:
氧化硅气凝胶
,
等效热导率
,
微尺度效应
李明伟
,
朱景川
,
尹钟大
功能材料
等效热导率是热障功能梯度材料的重要热物理性能,本文采用最小热阻力法则和比等效导热系数相等法则,推导出了热障型陶瓷/金属复合材料等效热导系数的普通式.并研究了Ni-ZrO2系复合材料的等效热导率随成分变化的规律,将理论值和实测值进行了比较.结果表明该理论对热障功能梯度材料的设计具有指导意义.
关键词:
等效热导率
,
陶瓷/金属
,
功能梯度材料
