同心圆柱套筒间接触热阻研究（Ⅰ）：数学模型

建立了同心圆柱套筒表面间相互接触的粗糙单元体系的三维稳态导热数学模型，给出了数学解析方法和接触热阻的解析表达式。结果表明，单元体的稳态热传导可表达为一个由接触缝隙间流体的热阻、粗糙热阻和收缩热阻构成的模拟电网络。     

降低固-固界面热阻方法研究进展

降低固-固界面热阻法是一种高效且应用广泛的减小器件传热阻力的方法。根据固-固界面状态增加界面的有效接触，可强化界面热传导。首先，概述了固-固界面热阻的产生机理；其次，梳理了界面状态（平面接触和沟槽接触）、粗糙度、界面压力、热界面材料等固-固界面热阻影响因素的作用机制；第三，介绍了降低固-固界面热阻方法的最新进展；最后，分析了降低固-固界面热阻研究存在的问题，并对其研究前景进行了展望，提出未来应从界面结构、压力/平面度、固-固接触材料本身的物性参数、超薄黏合层热界面材料等单独或共同作用的方向上深化降低界面热阻的研究，为其在强化电子散热领域的应用提供理论和实验支持。     

不同载荷下的球轴承内部接触热阻计算

针对球轴承滚动球体与内、外滚道之间的不完全接触而引起的接触热阻,结合半空间椭球坐标系拉普拉斯温度分布方程,提出了滚动球体与内、外滚道之间接触热阻的理论计算方法.以赫兹接触理论为依据,研究了轴承内部载荷分布和椭圆接触区域参数的确定方法.分析了不同载荷对轴承内部接触热阻的影响.高速进给系统平台的实验结果表明理论值和实验测试值的最大误差仅为4.62％,该方法为不同载荷条件下球轴承内部接触热阻的解析计算提供了一种有效方法.     

内置高导C/C材料的疏导式热防护结构防热效果

本文建立了内置高导C/C材料的疏导式热防护结构原理模型,通过实验的方法给出了高导C/C材料与耐热三维编织C/C材料间的接触热阻,并利用数值仿真针对影响结构热防护效果的若干关键参数进行了参数影响研究.研究结果表明:减小耐热层厚度是一种降低驻点温度的有效方法,但是必须同时考虑由此引起的强度问题;界面接触热阻对热防护效果影响很大,必须通过工艺处理降低界面热阻才能实现有效的热防护.     

接触热阻对超声速飞行器结构响应分析的影响

在超声速飞行中,界面间接触热阻对结构传热有重要的影响。在超声速飞行器设计与安全评估中,需要准确判断接触热阻对结构响应的影响。为此,形成考虑接触问题的热力直接耦合有限元计算方法,建立了超声速飞行器前缘结构局部模型,通过CMY(Copper-Mikic-Yovanovich)模型获得了界面间接触热阻,计算了超声速飞行中考虑与不考虑接触热阻时飞行器前缘的结构响应。结果表明:在仿真中考虑接触热阻大幅改变了结构的温度与应力响应,并增强了温度场与应力场间的双向耦合关系。同时,载荷大小决定了接触热阻对结构应力场的影响程度。     

线性导热条件下同心圆弧表面间

从接触热阻的基本概念出发,在同心复合圆筒体平面应力的条件下,分析了稳定态线性热传导对接触热阻的影响,建立了总温差与无因次接触压力和无因次接触热阻的关系,并计算分析了复合圆筒体的组成材料、配合程度和表面粗糙程度对无因次接触热阻的影响.所提出的理论分析方法及计算结果,对同类情况下工业热接触的数学模化和数值模拟具有一定的参考价值.     

真空低温下卫星常用材料接触热阻的试验研究

真空、低温环境下接触热阻的准确测量对于卫星内部热控制具有重要的实际意义。自行搭建了一套优化的基于稳态法测量接触热阻的试验平台,用于在真空、低温环境下测量由螺栓压紧的材料间的接触热阻。测量了卫星中常用接触对（铝合金-铝合金、铝合金-玻璃钢、铝合金-聚酰亚胺）在不同温度、不同预紧力矩下的接触热阻,研究了预紧力矩、温度、材料对接触热阻的影响,结果表明：玻璃钢与聚酰亚胺的隔热性能优于铝合金;3种接触对的接触热阻均随温度升高而减小,随螺栓预紧力矩的增大而减小。     

机械结构中的接触热阻

论述了接触热阻在机械工程和机床研究中的应用；接接触突峰宰化为圆锥接触模型，经出了计算单点接触热阻的新公式；在分析机械加工表面微形状和接触变形的基础上，推出了计算多点接触热阻的理论算法；对所提出的算法进行了实验验证。     

采用叠片法的黄铜低温接触热阻测量

以往低温接触热阻测量研究主要集中于液氮温区及以上，77 K以下温区的固体接触热阻数据鲜有报道.基于RDK-408D2型二级G-M低温制冷机，采用叠片法测量不同粗糙度和螺栓转矩下黄铜样品在10～30 K温区的接触热阻，并讨论不同因素对接触热阻的影响程度.结果表明：该温区黄铜接触面接触热阻值在6.89×10^-4～1.86×10^-2 m²·W/K之间，接触面粗糙度越小、温度越高、螺栓转矩越大，接触热阻就越小，结论与常规定性认识相符.该低温实验数据能够为相关低温应用设计中的连接热阻计算提供一定支持.     

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.     

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.     

固体界面间接触导热的分形模型

在表面分形特征的基础上 ,结合Mandelbrot-Tian(M -T)分形网络模型和经典接触导热理论 ,建立了包含接触点基体热阻和收缩热阻在内的接触导热分形模型 .在此基础上 ,分析了被传统模型所忽略的基体热阻在总热阻中所占的比例 ,对以往接触热导与载荷实验关联式中的幂指数范围 (0 .5 6～ 1.0 0 )作出了理论上的解释 ,最后结合实验对模型进行了验证     

铜／钢反向凝固过程数值模拟中接触热阻的处理

以液固相反向凝固法生产的包铜钢线为研究对象，提出了反向凝固过程中在数值模拟时铜-钢界面处接触热阻的处理模型．在选择合适的热阻参数条件下，模拟结果和实验结果基本吻合．     

线性导热条件下同心圆弧表面间接触热阻的温度效应

从接触热的基本概念出发,在同心复合圆筒体平面应力的条件下,分析了稳定态线性热传导对接触热阻的影响,建立了总温差与克因次接触压力和无因次接触热阻的关系,并计算分析了复合圆筒体的组成材料、配合程度和表面粗糙程度对无因次接触热阻的影响,所提出的理论分析方法及计算结果,对同类情况下工业热接触的数学模化和数值拟具有一定的参考价值。     

接触热阻对高温换热设备管口区温度分布的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用有限差分数值分析方法着重研究了管口区域内换热管与管板胀接面上接触热阻对管口区传热的影响，得到了管口区中的温度分布，并进行了相应的传热机理分析；还与未来考虑接触热阻时的计算结果进行了比较。     

封闭加固型计算机板卡锁紧结构接触热阻分析

针对封闭加固型计算机芯片冷板和机箱导轨间的界面传热问题,利用有限元软件对两种常用的导轨锁紧结构(3J和5J结构)进行了建模与分析,通过比较接触压力和接触热阻分布特点,发现在相同条件下5J结构具有更低的接触热阻.随后,以5J结构为研究对象,详细分析了螺栓扭矩和表面粗糙度对其接触热阻的影响,发现增加螺栓扭矩或减小表面粗糙度虽然都可以减小接触热阻,但增加螺栓扭矩引起的热阻降幅较小,且还会产生较高的接触压力,不利于长期使用.原因分析表明:机箱导轨刚度不足是导致界面接触不均、热阻分布不均和平均热阻偏大的主要原因,因此对机箱导轨的结构与尺寸进行了优化.计算表明,优化后的结构不仅显著降低了接触热阻,而且大幅减小了界面接触压力,减小效果在螺栓扭矩较大、表面粗糙度较小时更为明显.     

吸附式制冷单管吸附床传热传质的数值模拟及分析

建立氯化钙-氨吸附式制冷单管吸附床传热传质模型，采用数值方法对该模型进行了求解，得出不同工况下的温度场，讨论了吸附床的有效导热系数、接触热阻、流体传热系数等对解吸量及制冷功率的影响。结果表明，提高吸附床导热有效导热系数，减小接触热阻可有效地改善吸附床的性能，为吸附床的优化设计提供了依据。     

基于接触热阻的CSMC热结构耦合分析

热载荷是影响中心螺线管模型线圈降温过程力学性能的关键因素,接触热阻作为热载荷的影响因素之一,其大小直接影响线圈部件接触界面的热流收缩率,并进一步影响模型线圈的预紧功能.采用多点接触热阻理论计算模型线圈降温过程中预紧部件之间的接触热阻;然后使用罚函数法计算接触热阻作用下界面的温度场分布;最后基于耦合场理论创建热结构耦合计...     

用接触分热阻讨论接触热阻问题

为预测接触热阻,引入了接触分热阻概念,把接触热阻视为两个接触物体之间接触分热阻的串联,通过建立单热流通道上接触分热阻的截锥体模型及热流通道上的温度分布方程,研究了接触热阻中的三维传热现象。对该模型进行数值求解后得到截锥体接触模型上的温度分布情况,继而通过大量的数值计算,拟合出了一个求解单热流通道上接触分热阻的计算式。研究结果,在较大的范围内该式的计算值同数值解法的结果较为吻合,如果以这样单热流通道作为接触面上的当量单热流通道,则可以预测整个接触面上的接触热阻。     

不同材料翅片管换热器特性的试验研究

针对目前对翅片管换热器的试验研究大多不涉及到接触热阻,或者实际上将接触热阻归纳到气体侧热阻中的问题,对翅片管换热器的接触热阻进行了研究,逐步积累有关的数据。利用风洞试验台研究了在相同的加工工艺条件下,基管和翅片材料对接触热阻的影响。通过对4种工程常用材料的翅片管换热器的试验研究,在工业常用的雷诺数Re范围内给出了换热和阻力特性的试验关联式。试验结果表明,在1 300Re4 500的范围内,铁白铜管-铝翅片管外空气努赛尔数比304不锈钢管-铝翅片高28%~40%,在相同的加工工艺以及相同的翅片材料(铝)的情况下,304不锈钢管比铁白铜管增加的附加接触热阻为4.53×10-3 m2·K·W-1。本试验的不确定度为7.28%,接触热阻数据可靠,可供工程实际选用。