氣孔分布對多孔隔熱材料有效導熱系數的影響及優(yōu)化.pdf

1、在全球經濟和工業(yè)飛速發(fā)展的背景下，多孔隔熱材料因其節(jié)能降耗的巨大潛力成為研究的熱點，而有效導熱系數是表征其隔熱效果的重要指標。本文基于多孔材料的微結構與傳熱基本理論，采用數值模擬結合實驗的方法，建立了多孔材料微結構模型，用商業(yè)軟件結合個人編程，分析了熱輻射對有效導熱系數的貢獻，研究了孔位置、孔尺寸非均勻分布及孔形貌對材料有效導熱系數的影響，并基于最優(yōu)控制理論，用MATLAB軟件對孔分布進行了最優(yōu)化設計，對多孔隔熱材料的設計與制備具有理論

2、指導意義。論文取得了如下主要結論:
　　(1)采用導熱/輻射復合傳熱模型計算了多孔材料導熱系數，取得了與實驗一致的結果。材料的氣孔率越高，孔徑越大，熱輻射對導熱系數的貢獻越大，氣孔率為67％的莫來石材料，溫度高于1873K時，輻射熱流占總熱流的50％以上，成為影響導熱系數的一個主要傳熱方式。
　　(2)引入孔位置偏心因子c、孔徑偏離因子b與氣孔孔徑標準差σ描述剛玉質多孔材料中孔的非均勻分布程度。對于氣孔率低于50％的材料，孔

3、非均勻分布有利于降低其導熱系數;對于氣孔率高于50％的材料，低溫下孔非均勻分布有利于降低其導熱系數，高溫下孔分布對導熱系數的影響復雜，孔徑小于0.1mm時，孔非均勻分布有利于降低導熱系數，孔徑大于0.1mm時，孔非均勻分布使導熱系數增加。
　　(3)分別用正八面體孔、正二十面體孔與球形孔模型分析了孔形貌對剛玉質多孔材料導熱系數的影響，發(fā)現在氣孔率相同時，隨孔球形度降低，導熱系數下降，與球形孔材料相比，具有正八面體孔和正二十面體孔材