用渗流法制备多孔金属的孔结构及其控制

利用自行研制的填料粒子，采用独特的渗流法制备了多孔金属铝，提出了填料颗粒为球形时多孔金属孔隙率的计算模型，实验证明用此模型预测多孔金属的经是可行的，用该法制备的多孔金属具有理想的孔结构。     

通孔金属泡沫中的空气自然对流传热实验研究

对水平面上通孔铜金属泡沫中的空气自然对流进行了实验研究,研究了金属泡沫孔隙率和孔密度对总传热热阻的影响.研究结果表明:与光表面相比,金属多孔表面有效地强化了自然对流散热,使总热阻至少减小20%左右.金属泡沫传热面积和自然对流流动阻力均受孔隙率和孔密度的影响.在较小的孔隙率(ε=0.9)下,对所研究的两个孔密度(400 m->和1 600 m-1),格拉晓夫数Gr存在一个转折点,当Gr小于该转折点值时,孔密度较大的金属泡沫自然对流热阻较小,而当Gr大于该转折点值时,孔密度较小的金属泡沫热阻较小.在较大孔隙率(ε=0.95)及实验所测的Gr范围内,孔密度较大的金属泡沫热阻一直较小.在所研究的两个典型孔密度(800 m-1和1 600 m-1)下,孔隙率较小的金属泡沫热阻较小,但是在1 600 m-1时,其热阻减小量要明显大于800 m-1时对应的减小量.     

渗流法制备泡沫铝金属材料的工艺参数研究

泡沫铝是一种新型的多孔功能材料。采用液相法中的渗流铸造法制备泡沫铝合金。结果表明,在泡沫铝孔结构的成形中,影响渗流深度和孔均匀性的主要工艺参数为填料粒子尺寸及其与模具的预热温度、铝液的浇注温度和真空度。     

泡沫铝的低压渗流工艺及常见缺陷分析

本文介绍了低压渗流法制备泡沫铝的装置，总结了泡沫铝制备工艺过程中填料颗粒的性能要求及工艺参数的选取依据，并分析了泡沫铝常见的缺陷及产生的原因。     

渗流法泡沫铝板材的研制

泡沫金属是一种新型的多孔功能材料 ,其特殊的结构及性能特征将使其在高科技领域及一般工业领域受到越来越广泛的应用。本文介绍了真空渗流法泡沫铝制备工艺 ,在原有制备小型件的基础上 ,设计制造了可以一体化加热的板材制作模具 ,并通过改进设备和工艺参数 ,获得了大规格的泡沫铝板材。在实验室条件下 ,当工艺参数为浇注温度 72 0℃ 76 0℃ ,模具和填料预热温度 4 5 0℃ 5 0 0℃ ,真空度 - 0 .0 4MPa - 0 .0 6MPa时 ,得到板材尺寸为 30 0mm× 30 0mm× (2 0 75 )mm ,孔径 0 .6 3mm 3.2mm ,孔隙率 5 0 % 75 % ,为泡沫铝的进一步开发和应用奠定了基础。     

通孔金属泡沫强化蓄冰实验研究

为了研究通孔金属泡沫内嵌相变材料凝固过程特性及泡沫材料孔结构参数对凝固过程的影响,搭建了固液相变传热可视化测量系统,利用该系统就通孔铜泡沫强化蓄冰过程开展了实验研究。实时观测了凝固相界面的瞬态移动过程,测量了金属骨架表面和内嵌相变介质的实时温度,研究结果表明:铜泡沫可有效改善蓄冰后期传热恶化现象,大幅减少蓄冰时间,加入铜泡沫后,结冰所需时间与纯水工况相比减少为48.86%(孔密度为1 181m~(-1),孔隙率为0.90)和60.97%(孔密度为1 181m~(-1),孔隙率为0.97);铜泡沫的孔隙率对结冰过程影响较大,孔隙率为0.90的铜泡沫比孔隙率为0.97的铜泡沫中水完全凝固时间减少20%,而孔密度对结冰过程影响可忽略不计。可视化结果表明,未凝固相局部自然对流导致凝固相界面发生倾斜,呈现下部略快于上部的凝固界面。     

不同倾角下通孔金属泡沫强化蓄热实验研究

为了研究不同倾角下纯石蜡及通孔金属泡沫内嵌石蜡熔化过程的特性规律,搭建了固液相变可视化实验系统,利用该系统对蓄热过程中相界面的迁移进行了观察及记录,以探索不同倾角下自然对流对石蜡相变蓄热过程影响的作用机制。实验结果表明:在相变换热装置倾角不为零(θ≠0°)状态下固液相界面由于液体区域内自然对流的影响而呈现倾斜状态;在水平(θ=0°)状态下固液相界面宏观上基本水平,纯石蜡水平熔化时微观呈现锯齿状相界面;不同倾角对纯石蜡熔化过程具有很大影响,随着θ逐渐减小,相变材料完全熔化时间越来越短,水平时纯石蜡熔化时间比30°、60°及90°倾角时分别减少14.77%、25%和34.16%。倾角对石蜡内嵌金属泡沫蓄热过程的影响可以忽略不计。     

电沉积金属泡沫内的渗透流动特性

为了探究电沉积法制备金属泡沫微观孔胞结构对渗透特性的内在作用机理,针对不同结构与材料的金属泡沫完成了空气渗透流动实验。采用基于正五边形宽骨架结构的正十二面体的金属泡沫孔胞模型,建立了金属泡沫半经验渗透模型;分析了金属泡沫内流动阻力的变化规律,获得了包括孔隙率和孔密度等不同微观结构参数下金属泡沫内流体渗透特性。研究结果表明:小流速范围内,金属泡沫内流体流动为Darcy流态,受黏性作用影响;大流速范围内,金属泡沫内流体流动为Forhheimer流态,受惯性作用影响。电沉积金属泡沫内阻力因子的常数项为0.099 5,较粉末烧结金属泡沫内阻力因子的常数项明显增大。提出了基于孔隙率与孔密度的金属泡沫水力直径修正计算模型,与正五边形宽骨架模型预测结果相比误差在±5%以内;获得了单位长度压差的Darcy-Forhheimer型预测公式,预测值与实验值的最大误差在±15%以内,并提出了以孔隙率和水力直径为变量的金属泡沫渗透率K和惯性系数F的预测公式。     

泡沫铝:新型超轻多孔金属的制备方法与性能

泡沫铝是一种新型超轻多孔金属,具有超轻、高比强、高比刚、阻尼减振、高冲击能量吸收和优异的热、电、磁性物理和应用性能,实现了结构材料的多功能化,因而展现了广阔的应用前景。泡沫铝可以通过采用熔体发泡法、渗流法、熔模铸造和电镀法、粉末冶金法和吹气法等制备,相应的方法所制备出的泡沫铝具有各自的孔结构,因而可以针对于满足相应的高技术应用需求。     

基于Laguerre-Voronoi法的三维开孔泡沫金属模型

开孔泡沫金属由于其高效的传热性能与独特的传热机理,在降低能源消耗方面引起了众多学者的关注。提出了一种利用Laguerre-Voronoi法对固定空间内随机堆积的球体进行空间划分的建模方法,以模拟开孔泡沫金属微结构的几何和拓扑特性。利用随机堆积球体的球体体积对数正态分布来控制相应开孔泡沫结构的孔隙体积分布,分析了变异系数对泡沫结构孔隙分布的影响,并采用商用开孔泡沫金属对模型进行验证。结果表明：泡沫结构中孔隙(多面体)的平均面数、面的平均边数和孔隙体积变异系数都接近实际泡沫的结构参数,模型的孔隙率相对误差小于±5%,比表面积相对误差普遍小于20%,表明本文的建模方法是准确可靠的。     

多孔铝的声学性能

采用负压渗流法制备了多孔铝,利用驻波管法测量了它在空气中声吸收系数,并考查了多孔铝的孔结构对吸声性能的影响,分析了吸声机理,研究了现多孔铝捐声系数随孔径的减小和试样厚度的增加而增大,当孔隙率达到某一临界值时,可获得最佳吸声效果。     

风压与热压联合作用下高层建筑的渗风中和界

提出了一个风压、热压联合作用下高层建筑渗风中和界的计算方法。分析和推导表明：风速Ｖ、竖井与室外之间的温差Δｔ及建筑高度Ｈ对渗风中和界的综合影响取决于它们的组合Ｖ２／（Ｈ０．６Δｔ）的大小。以走廊两侧结构对称的建筑为例，导出了中和界位置与Ｓ（Ｓ＝５．７４４Ｖ２／（Ｈ０．６Δｔ））的一元函数关系。并就中和界随Ｖ，Δｔ，Ｈ的变动规律进行了分析。     

开挖卸载负孔压的消散对围护结构的影响

分析并讨论了基坑开挖卸载情况下坑底和周围土体中起静孔压的消散规律，基于太沙基扩散方程，推导了由于开挖引起的超静孔压和有效应力的计算公式．通过算例分析研究了超静孔压消散对围护结构侧压力的影响，认为负的超静孔压的消散不利于基坑的稳定，快速施工可以充分利用开挖引起的负孔压．     

空气渗透计算中风压与热压的叠加作用

分析了风压和热压共同作用时空气渗透的物理过程，由于风压的作用使室内压力升高，使规范方法计算的渗风量值减少，从而提出合理的风压与热压的叠加办法，并将其具体应用于双层窗渗风量的计算中。     

铝液在多孔介质中渗流过程的模拟试验研究

本文根据相似原理对铝液在多孔介质中的低压向上渗流过程时行了模拟试验研究。试验表明，渗流液面以平面沿铅垂方向推进，并满足四次方根规律；某一时刻ι的雷诺数、阻力系数和沿程损失可用相应的公式计算；外加渗流气压的最佳值为０．４０ａｔ。实验还将模拟充填时间与原型充填时间进了对比，两者得到了良好的一致性。     

复合管离心铸造工艺中的渗流传热过程

通过分析离心力场作用下铝熔液在Al2O3短纤维多孔介质内的渗流传热现象，考虑离心惯性力对渗流传热过程的影响，建立了多孔介质渗流传热模型，研究分析了复合管铸造工艺中离心渗透过程的流场和温度场瞬态变化规律，计算结果表明，在渗透区域，随时间的延长，渗透前沿不断推进，复合层温度逐渐上升，在未渗透的多孔预型区，固相颗粒温度基本不变，转速和孔隙率对渗流速度场的影响较大，对温度场的影响相对较小，进口处渗透速度很高，会形成急速的紊流状态，使复合材料内部形成气孔，研究结果对于离心铸造的工业设计及开发复合材料具有一定的指导作用。