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考虑热辐射效应的泡沫金属有效导热系数数值分析
  • ISSN号:0258-8013
  • 期刊名称:中国电机工程学报
  • 时间:0
  • 页码:104-109
  • 分类:TK124[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江省哈尔滨市150001, [2]哈尔滨工业大学汽车工程学院,山东省威海市264209
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金项目(50836002,50906017).
  • 相关项目:泡沫金属等效热辐射特性及其预测方法
中文摘要:

有效导热系数是泡沫金属工程应用中传热相关设计的一个重要参数。该文基于简化元胞结构模型,通过直接求解样品内部导热微分方程和辐射传递方程,研究FeCrAlY开孔泡沫金属的有效导热系数。比较了基于剖球模型与传统等截面支架搭接模型的计算结果,分析剖球模型下孔隙单元尺寸、孔隙率、样品平均温度等因素对有效导热系数的影响。研究结果表明,孔隙单元结构对有效导热系数的影响很大,不能仅通过孔隙率和孔隙数密度来研究有效导热系数的变化规律。高温下辐射传热占主导,孔隙率越高,孔隙越大,有效导热系数对温度越敏感。增大孔隙率、减小孔隙尺寸、降低工作温度等会减小泡沫金属的有效导热系数。基于简化几何模型的直接数值模拟可以作获得泡沫金属有效导热系数的一种行之有效的方法。

英文摘要:

The effective thermal conductivity (ETC) of metal foams is an important property for thermal designing in related engineering applications. The ETCs of FeCrA1Y open-cell foams were studied by solving the conductive- radiative heat transfer equations based on simplified geometrical models. The results based on the sphere-subtracted structure and that based on traditional structures with uniform ligaments were compared, and the effects of porosity, pore size and bulk mean temperature on ETCs were analyzed. The results show that the cell morphology affects the ETCs significantly, which implies the variations of ETCs can not just be studied by changing the porosity and pore size. Thermal radiative heat transfer is the dominant heat transfer mode at high temperature. The ETC becomes more sensitive to the temperature with the increase of porosity and pore size. Larger porosity, smaller pore size and lower temperature will lead to a lower ETC. It is demonstrated that direct numerical simulation based on simplified models is an efficient way to estimate the ETCs of metal foams for academic and engineering applications.

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期刊信息
  • 《中国电机工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国电机工程学会
  • 主编:张文涛
  • 地址:北京清河小营东路15号 中国电力科学研究院内
  • 邮编:100192
  • 邮箱:pcsee@epri.sgcc.com.cn
  • 电话:010-82812536 82812534 82812545
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-8013
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2107/TM
  • 邮发代号:82-327
  • 获奖情况:
  • 1992年全国优秀科技期刊三等奖,1992年中国科协优秀科技期刊二等奖,1996年中国科协优秀科技期刊二等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:98970