高孔隙率通孔金属泡沫有效导热系数的实验和理论研究

为了研究高孔隙率通孔金属泡沫中的热传导特性及预测有效导热系数,发展了一种新的全解析有效导热系数模型。该模型通过建立更真实的十四面体三维结构作为代表单元,解析求解代表单元内稳态傅里叶热传导方程获得通孔泡沫铝的有效导热系数。该模型不含任何拟合或经验参数,有效导热系数与孔隙率之间具有简单的线性关系,且比例系数阐释了热曲折率的大小。高孔隙率下,模型预测与实验测量和文献数据吻合良好。研究结果表明:对于具有大导热系数比的实心杆与流体相(如充满空气的泡沫铝),流体相的传热可忽略不计,热量沿着曲折金属杆的一维传导占主导地位。在忽略自然对流和辐射传热时,泡沫铝有效导热系数基本不受孔密度及杆截面形状的影响。在所研究的温度范围内,泡沫铝有效导热系数可视为常数。     

金属丝网编织Kagome自然对流实验研究

为了研究金属丝网编织Kagome(WBK)热沉自然对流换热性能及其影响因素,对WBK热沉进行了大空间稳态自然对流实验研究。鉴于WBK热沉结构上强烈的各向异性,在不同面烧结铝基板进行总传热热阻测量。设计搭建了具有0°~90°任意旋转功能的实验台,对不同倾角下的自然对流换热热阻进行了测量。作为参照,选取与WBK热沉相同尺寸的光板进行了稳态自然对流热阻测量。研究结果表明:与光表面相比,WBK芯体具有更高的比表面积,可以有效地降低自然对流换热热阻,为光表面的42%左右。WBK芯体3个方向的对流换热热阻不同,显示出强烈的各向异性,具有适中堵塞率(迎风面积)的o-b方向具有最小的热阻。在0°~90°倾角内,WBK芯体在3个方向均存在一个最佳倾角,约为50°,相应的换热热阻最小。