开孔泡沫金属内固液相变传热是典型的非稳态、多相、多物理场耦合的多尺度传输问题。泡沫金属的宏观性能往往具有显著的孔隙尺度效应,但是现有基于表征体元尺度的宏观平均方法却不能精确地描述和揭示这种效应,具有局限性。本项目将从泡沫金属的微观孔隙结构出发,在孔隙尺度上揭示开孔泡沫金属内固液相变传热特性及其规律,对泡沫金属材料的三维孔隙结构进行描述和表征,以介观格子Boltzmann方法为理论研究方法,并辅以必要的实验测量和泡沫金属结构表面上传输现象的可视化观测,重点探讨泡沫金属的微观孔隙结构及其缺陷对固液相变传热的影响机制,获取开孔泡沫金属中相关重要传输参数与孔隙结构参数之间的定量关系,以弥补传统宏观模型和实验观测在微观定量研究上的不足。本项目将为优化泡沫金属孔隙结构调控其传热性能奠定基础,为高性能多孔相变换热器的研发提供理论依据,丰富高孔隙率多孔介质强化传热理论。
英文主题词solid-liquid phase change;metal foams;pore scale;lattice Boltzmann method;visual experiment