开孔泡沫金属热传导性能的理论研究与数值模拟

稀有金属材料与工程, 2014, 43(3): 686-691.

开孔泡沫金属热传导性能的理论研究与数值模拟

习常清 ^1, , 李志强 ^2, , 敬霖 ^3, , 王志华 ^4, , 赵隆茂 ^5,

1.太原理工大学,山西太原030024

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4.太原理工大学,山西太原030024

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基金项目: 国家自然科学基金(11072166,90716005,10802055,10972153)

关键词：开孔泡沫金属 , 等效传热系数 , 理论研究 , 数值模拟

Theoretical Study and Numerical Simulation of Effective Thermal Conductivities of Open-Cell Metallic Foam

Xi Changqing ^1, , Li Zhiqiang ^2, , Jing Lin ^3, , Wang Zhihua ^4, , Zhao Longmao ^5,

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Keywords： open-cell metallic foam , effective thermal conductivities , theoretical study , numerical simulation

基于Ashby的规则正立方体单胞模型,研究了轻质泡沫金属材料的拓扑构型(孔隙率和孔径大小)对其热传导性能的影响.利用最小热阻法推导了开孔泡沫金属气固两相的等效热传导系数的表达式,并首次采用简化的积分方法,得到了等效热传导系数的近似解析解.应用ABAQUS有限元分析软件模拟了开孔泡沫金属横断面的热流密度分布和稳态热传导Fourier定律,分析了不同孔隙率和孔径大小开孔泡沫材料的热传导性能.结果表明,多孔泡沫金属的热传导系数随着孔隙率的增大而线性减小,且当孔隙率保持恒定时,热传导系数与孔径的大小无关.理论分析和数值模拟结果吻合较好.研究结果对多孔金属的工程应用具有重要的参考价值.

参考文献

[1]	钟祥璋,祝培生,朱芳英.泡沫铝吸声板的材料特性及应用[J].新型建筑材料,2002(08):51-53.
[2]	吕兆华.泡沫型多孔介质等效导热系数的计算[J].南京理工大学学报,2001(03):257-261.
[3]	卢子兴,石上路.低密度开孔泡沫材料力学模型的理论研究进展[J].力学与实践,2005(05):13-20.

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