熱輻射效應(yīng)對泡沫金屬有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響.pdf

1、作為一種新型的結(jié)構(gòu)材料和功能材料，泡沫金屬由于其良好的機(jī)械性能和電磁性能已被廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、電子等領(lǐng)域。在其實際應(yīng)用過程中常需綜合考慮包括其熱性能在內(nèi)的多種物理特性，研究泡沫金屬有效導(dǎo)熱系數(shù)的和傳熱機(jī)理對其熱物性的理論預(yù)測以及泡沫金屬的設(shè)計具有重要實用價值。目前國內(nèi)外對泡沫金屬內(nèi)的導(dǎo)熱和對流傳熱已經(jīng)展開了較為廣泛和深入的研究，但多數(shù)忽略了熱輻射效應(yīng)。很多情況下泡沫金屬的使用溫度較高，熱輻射效應(yīng)明顯，甚至占據(jù)了主導(dǎo)地位。由于高溫

2、下導(dǎo)熱與輻射傳熱的耦合效應(yīng)，以及泡沫金屬結(jié)構(gòu)的特殊性，使得影響泡沫金屬有效導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱方式的因素多而復(fù)雜，從而給其高溫下熱物性的預(yù)測和傳熱性能的優(yōu)化設(shè)計帶來很大困難。因此本文對熱輻射效應(yīng)對泡沫金屬的有效導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱方式的影響展開了研究。
　　為便于泡沫金屬傳熱機(jī)理的分析，本文提出了一種多孔介質(zhì)導(dǎo)熱-輻射耦合傳熱的簡化理論模型。通過相似性分析導(dǎo)出輻射傳熱影響有效導(dǎo)熱系數(shù)的一組無量綱參數(shù)，計算得到了這組無量綱參數(shù)對有效導(dǎo)熱系數(shù)和傳

3、熱方式的影響規(guī)律，并分析了其物理意義和影響機(jī)制。根據(jù)泡沫金屬的結(jié)構(gòu)特點建立了簡化三維幾何模型，通過直接求解泡沫金屬內(nèi)的導(dǎo)熱-輻射耦合傳熱，計算了其有效導(dǎo)熱系數(shù)，研究了孔隙率、孔隙尺寸、溫度等因素對有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律。然后將簡化三維幾何模型下相應(yīng)無量綱參數(shù)影響規(guī)律與簡化理論模型進(jìn)行了對比驗證。
　　研究結(jié)果表明，高溫下導(dǎo)熱輻射比是影響有效導(dǎo)熱系數(shù)的最主要因素，邊界等溫系數(shù)和孔隙表面發(fā)射率直接影響溫度分布和耦合程度，有效導(dǎo)熱系數(shù)隨