基于保护平面热源法的防隔热材料热物性测量

提出了一种可同时测量材料热导率、热扩散率并同步估计接触热阻影响的保护平面热源法.首先,建立了能够评估接触热阻影响的热传导模型;其次,设计并搭建了用于实验验证的热物性测量装置,其中的核心部件测温探头采用了附着于陶瓷基底的刻蚀双螺旋铂金属丝结构,可同时实现加热及测温;最后,利用此装置对2种标准材料在常温及1,200,℃下的热物性进行了测量.测量结果表明,由于该方法能同时考虑接触热阻的影响,热导率及热扩散率的测量误差可分别控制在5%及10%以内.因此,考虑实际存在的接触热阻可以提高热物性测量的准确度;接触热阻会受试样与探头接触紧密程度的影响,并最终对热物性测量准确度造成影响,良性接触是保证热物性高精度测量的关键.     

考虑热探针接触热阻的热物性测量方法研究

提出了基于考虑接触热阻的热探针导热微分方程的精确解,利用蒙特卡罗反演和分层修正的热探针热物性测量方法,可以同时测量热导率、比热容等热物性参数.利用该方法,对一些液体和固体材料的热导率进行了测量,并与其他测量方法的结果进行了分析与比较.结果表明,采用该方法所得热导率具有较高的精度,平均测量误差约为1.1%;进而针对比热容反演精度较低的问题,论文采用分层修正方法后,比热容的平均测量误差可达到2.6%,精度有了较大提高.对测量结果进行比较发现,接触热阻对固体热导率影响较大,对液体热导率的影响可以忽略;接触热阻对比热容的测量结果的影响不大.     

木质材料热物理性质测试装置的研制

木质材料的导热系数、导温系数、比热等热物理性质是反映其质量的重要指标。传统的稳态测试方法时间很长而且只能测导热系数。本文根据热脉冲法的原理,研制了一套测试木质材料热物理性质的实验装置。该装置造价低、测试时间短,准确度高,可以同时测量多个热物性参数。     

生物组织热导率的脉冲衰减法测量

采用脉冲-衰减法测量生物组织的热导率，通过合理设计测量电路、选择电路参数，可以使脉冲输入期间探头输入功率的变化小于1％．当测量工况变化时，探头输入功率会产生较大变化，为此，提出了改进的脉冲衰减法．采用本方法，还可以适当提高脉冲输入期间探头的输入功率以增加探头温升，从而减少探头输入功率测量误差以及温度测量段温度测量误差的影响，提高热导率的测量精度．测量结果表明，由于脉冲-衰减法在推导时没有考虑探头尺寸的影响，造成热导率的测量值偏大；为此，进一步给出了一种热导率的测量值的简单修正方法，经修正后的热导率的最大误差为4．25％，平均误差为2．05％．     

微桥量热计测量铝薄膜热容

用表面硅微加工工艺研制了一种用于薄膜热容测量的新型微桥量热计,热性能测试与分析表明,微桥量热计温度响应快,温度均匀性较好,采用脉冲量热法,通过测量量热计的热功耗、瞬态温度以及稳态热功耗,可计算量热计和样品薄膜的热容．在真空中300～420K测量了40～1150nm厚的Al薄膜热容,并测量了样品的贡量,获得了样品的比热容,1150nm厚的Al薄膜比热容与Al体材料比热容的文献值吻合较好．随着厚度的减小,Al薄膜的比热容增强,这种现象在高温时更为显著．     

基于摄动法的相变材料熔点附近热导率测量方法

以Stefan半无限大理论为基础,建立柱坐标系下一维径向相变传热的数学模型;运用摄动法推导相变材料熔点处液相热导率与相界面移动规律之间的测量模型,基于此模型设计一套测量相变材料熔点附近热导率的测量系统。采用相变蓄热系统中常用的结晶水合盐——八水氢氧化钡作为实验对象,分别在热边界温度为356,361和366 K时进行实验,通过测量相界面的移动变化规律,计算得到相变材料的热导率。研究结果表明:在这3个热边界温度下,相变材料液相热导率测量平均值分别为0.673,0.658和0.651 W·m-1·K-1;采用该方法进行测量时,只需控制热源边界温度,无需测量热流密度,1次实验即可获得多组热导率,测量精度较高,具有较强实用性。     

木质材料热物理性质测试装置的研制

木质材料一般均是热的不良导体，在建筑和室内装饰行业得到广泛的应用。导热系数、导温系数、比热等热物理性质是反映其质量的重要指标。传统的稳态测试方法时间很长而且只能测导热系数。本文根据热脉冲法的原理，研制了一套测试木质材料热物珲件质的謇验装置。该装置造价低、测试时间短，准确度高，可以同时测量多个热物性参数。     

基于蒙特卡洛反演的热探针导热系数测量方法

基于热探针导热问题微分方程的精确解,提出了利用蒙特卡洛反演测量导热系数的方法．该方法充分考虑探针热容和直径的影响,在较短的测量时间内不需要对实验点进行任何取舍,就能准确得出待测样品的导热系数．测量结果表明,采用该方法对于水、甘油、硅油以及无水乙醇的平均测量误差约为0．8％;其中对于无水乙醇这类很难用热探针方法准确测量的液体,其测量误差也在1．5％以内,测量精度明显高于传统的热探针方法．利用该方法测量了不同体积浓度下碳化硅（SIC）纳米颗粒悬浮液的导热系数．     

闪光法测量半透明材料热扩散率的理论研究

建立了闪光法测量半透明材料热扩散率的一维瞬态导热-辐射耦合换热数学模型,采用基于控制容积的离散坐标法分析求解激光脉冲在半透明材料内的温度响应,并与由热四端网络法得到的半解析解进行了对比和验证.研究结果表明:两种计算方法在各种计算条件下得到的结果吻合很好.数值方法更灵活,可以处理物性非线性问题,但计算时间较长;半解析法的计算速度非常快,但只能处理常物性问题.此外,本文对试样吸收系数、辐射边界、厚度及试样表面的热损失等因素对温度响应的影响进行了对比分析.     

纵向导热对错流式微型换热器总包换热系数的影响

采用三维数值模拟获得错流式微型换热器温度分布、总包传热系数和传热单元数,给出了总包传热系数关联式,通过一维对流一导热耦合模型给出纵向导热影响系数K．K为流体质量流量、流体比定压热容、流体和间壁固体热导率及换热器结构尺寸的函数．用K和关联式求得的总包换热系数相乘的方法预测错流式微型多通道换热器的总包换热系数,与模拟结果吻合较好．     

三相土壤分形导热系数模型

土壤热导率的预测准确性对地源热泵和钻孔热能等地热相关结构设计至关重要,基于土壤复杂、随机、自相似性的微观结构特征,使用分形理论,考虑土壤的孔隙率和颗粒排列等参数对土壤弯曲度的影响,建立三相土壤有效导热系数毛细孔物理模型和对应的有效导热系数数学模型,将模型预测结果与已有实验数据进行了对比。结果表明：增加土壤颗粒排列等参数后的模型对孔隙率在0.21～1的土壤热导率预测有较高的准确性,且不同孔隙率的三相土壤热导率与土壤颗粒排列阻塞参数有关,孔隙率越大、阻塞参数越小模型预测越接近实验结果;弯曲度改变对热电比模型的串并联比例有直接影响,土壤颗粒排列对弯曲度的影响随孔隙率的增大而减小,弯曲度与三相土壤热导率的变化趋势成反比。相关结果有助于地埋管与管外三相土壤换热效率的研究。     

保温管道数值模拟及机器学习预测模型

通过模拟保温管道内流体的热传递过程，分析管道外径和保温层的热导率、密度、比热容、厚度对保温性能的影响规律，并使用机器学习对模拟所得数据进行训练，从而得到不同因素对保温性能的影响比重。结果表明，各参数特征中，管道外径占比39%、热导率占比37%、厚度占比13 %，密度及比热容两者共占比11%，故在影响管道保温性能的各因素中，管道外径、热导率、厚度占主要地位。各参数对保温性能的影响规律不同，多因素共同作用下，难以找到一个统一的函数模型来表达各参数对保温性能的影响规律。基于仿真模拟大量数据，利用机器学习建立预测模型，输入对应的参数即可预测相应的结果，该模型准确率达到99%，可以对实际应用进行指导。     

Effects of calculation approaches for thermal conductivity on the simulation accuracy of billet continuous casting

An unsteady, two-dimensional, explicitly solved finite difference heat transfer model of a billet caster was presented to clarify the influence of the thermal conductivity of steel on model accuracy. Different approaches were utilized for calculating the thermal conductivity of solid, mushy and liquid steels. Model results predicted by these approaches were compared, and the advantages of advocated approaches were discussed. It is found that the approach for calculating the thermal conductivity of solid steel notably influences model predictions. Convection effects of liquid steel should be considered properly while calculating the thermal conductivity of mushy steel. Different values of the effective thermal conductivity of liquid steel adopted could partly be explained by the fact that different models adopted dissimilar approaches for calculating the thermal conductivity of solid and mushy steels.     

三点法无损测量生物活体组织热参数的分析

基于两点法测量原理,提出了一种通过三点测温无损确定柱状生物活体组织热参数的新方法,建立了该方法的理论模型,数值计算分析了导热系数、血液灌注率体积热容量等参数对温度变化的影响,以及这些热参数的灵敏度系数.研究结果表明,活体组织的上述热参数的灵敏度系数是线性无关的,可以通过所提出的三点法同时进行测量.     

用探针法测定材料的导热系数

根据线热源理论，设计制作了用于测定材料导热系数的探针，研究了接触热阻、加热功率和加热时间对测定导热系数的影响。用探针测定了松散材料、保温材料、土壤和地下岩心的导热系数，实验研究表明。探针法测导热系数具有快速、简便的特点，是测定土壤和保温材料导热系数的有效方法。     

中俄原油管道沿线冻土热学性质试验研究

导热系数是冻土热学性质中一项重要物理指标,它反映了土体传递温度的能力,是管道温度场以及下覆冻土融化圈的重要影响因素。导热系数的测量方法有很多,但不同试验方法对同一种土所测得的结果却存在较大差异。本文分别采用热线法、热流计法和比较法对中俄原油管道沿线的冻土原状样与扰动样进行了导热系数的测定,并对试验结果进行了回归分析。通过对比不同试验方法、不同土质类别等因素对导热系数的影响,分析对中俄原油管道工程沿线不同类型的管道地基土所采用的每种测量方法的适用范围。试验结果表明：对于同一种土,热线法的导热系数试验结果最大,热流计法的试验结果最小,而原状土样的试验结果则大于扰动土样的试验结果。可见,对细粒土扰动样的导热系数测量宜采用热线法,对细粒土原状样的导热系数测量宜采用比较法;而粗粒土由于受含泥量的影响,对扰动样的导热系数测量宜采用热流计法,对原状样的导热系数测量宜采用比较法。     

汽油机燃烧沉积物的热物性及其对传热的影响

试验在１６５Ｆ汽车机上进行，发动机运转一定时间后，从缸盖取下燃烧沉积样品，用电子扫描显微镜分析其微结构，用激光热导仪测定沉积物的比热和导热系数，利用表面温度方法研究了燃烧沉积物对燃烧室壁面传热的影响。     

第二类边界条件下硬脂酸固液相变蓄能研究

通过引入有效导热系数来考虑自然对流对固液相变传热的影响,将相变蓄能模型简化为仅用能量方程描述,采用显热容法及正态分布液相率模型进行了求解.与硬脂酸固液相变实验的比较表明:自然对流对相变传热的影响不可忽略;修正后的有效导热系数经验公式能更准确地描述等热流边界条件下的固液相变过程;在等壁温边界条件下,相变速率随时间的推移而减小;在等热流边界条件下,相变速率随时间的推移而增大.     

某潜水热水机传热分析及腐蚀性讨论

潜水热水机是一种将海水或淡水加热到一定温度,并通过加压由脐带向水下输送至潜水员,从而给潜水员持续供暖的开放式加热系统。本文建立了某潜水热水机的传热模型,分析了其导热、自然对流、热辐射等传热情况及其保温,另对该潜水热水机进行了现场试验,结果验证了模型的正确性,其次,还对其耐海水腐蚀性进行了讨论。     

高导热碳/碳复合材料的制备

以中间相沥青和中间相沥青基碳纤维为原料, 采用碳布热压法、液相浸渍法制备了二维和三维高导热碳/碳复合材料, 且所制得复合材料的热导率分别高达443和340 W/(m·K). 依据碳/碳复合材料的热导率模型, 分析了不同结构特征参数对材料热导率的影响. 结果表明, 基体碳热导率、孔隙率以及界面相厚度均会在一定程度上影响材料的导热性能.