树脂基碳纤维复合材料各向异性导热系数研究

本文通过实验测试与数值预测结合研究了平纹、斜纹树脂基碳纤维复合材料的各向异性传热性能。实验方面,采用基于电加热膜加热的稳态"三明治"结构进行测试,得到了材料厚度与面内方向导热系数随温度的变化规律。模拟方面,观测复合材料内部微观结构,重构建立了代表性单胞模型,在三维方向分别模拟其一维稳态导热过程来预测材料不同方向的导热系数。研究结果表明,实验获得的树脂基碳纤维复合材料厚度与面内方向导热系数均随材料热面温度升高而近似线性增大,面内方向导热系数约为厚度方向的2.8倍,因密度相近,平纹、斜纹机织结构材料各主轴方向导热系数偏差小于10%。数值预测结果与实验结果基本符合,并对引起实验与数值结果偏差的来源进行分析。     

一类变导热系数下三维温度场解析模型

热传导过程中将材料考虑为无穷大时,其导热系数、容积和比热均为相同的温度函数,先通过Kirchhoff变换得到关于导热系数的偏微分方程,再通过傅里叶积分得到这类变导热系数下热传导方程的解,在外部为双椭球和半椭球热源下得到关于变导热系数的三维温度场解析模型。最后应用于熔化极气体保护电弧焊接(GMAW)和钨极惰性气体焊接(TIG),通过对比分析实验与计算结果说明这类温度场模型的可行性,从而推广了材料物理性能变化下这类热传导方程温度场解析模型。     

TP—801单板计算机在测定不良导体导热系数实验中的应用

导热系数是表征物质传热性能的物理量,研究材料结构变化和所含杂质对导热系数值的影响,往往需要由实验测定材料的导热系数,本文介绍一种用微机测量不良导体的导热系数的实验方法,这种方法充分利用计算机采集数据迅速,以及处理数据功能较强的特点,使实验手段新颖,实验内容更加丰富。既能监视温度的稳定性,又能在稳态情况下实现多次快速测量,因而大大减少了学生不必要的重复性劳动,提高了实验效率,增加了测量结果的可重复性和稳定性,提高了测量精度。     

基于稳态电热拉曼技术的碳纳米管纤维导热系数测量及传热研究

利用稳态电热拉曼技术测量了碳纳米管纤维对流换热环境下的导热系数. 该方法基于材料拉曼信号与温度之间的关系, 实时探测一维材料在不同电加热(内热源)下的中心点温度, 利用对流环境下的稳态导热模型推导出材料的导热系数, 实现了一维微纳材料热物性的无损化和非接触式测量. 实验发现: 碳纳米管纤维的导热系数远低于单根碳纳米管的导热系数, 但高于碳纳米管堆积床的导热系数. 这表明碳纳米管体材料的热物性主要取决于内部管束的列阵和管束间的接触热阻.     

蓝宝石Al_2O_3晶体的高压热传导系数研究

对蓝宝石Al2O3晶体在高压下的热传导系数这一在的理论和实验仍处于探索中的问题,本文从较严格的固体理论出发,考虑到晶格声子的最小平均自由程、Debye温度、Gruneisen参数以及冲击温度在冲击压缩状态下的变化,进而对在高压实验中最常用的窗口材料蓝宝石Al2O3晶体的导热系数进行了理论分析,计算结果较好解释了实验结果.     

石墨泡沫新材料导热的分形模型

新型导热材料石墨泡沫具有很好的热物理性质。本文在实验获取这种新型多孔材料的基础上,建立了基于分形理论的材料结构和导热模型,采用热阻法给出了石墨泡沫材料的等效导热系数的关系式,计算了石墨泡沫的剖面孔隙面积分形维数和等效导热系数.     

二乙二醇单甲醚液相导热系数的实验研究

利用钽丝作为热线的瞬态双热线系统对温度区间233－373K、压力区间为0．1—30 MPa的液相二乙二醇单甲醚（diethylene glycol monom ethylether，DGMME）的导热系数进行了实验研究，并将实验数据拟合为温度和压力的关联式。实验数据与导热系数关联式计算结果的标准偏差和最大偏差分别为0．...     

计及温度影响的散体有效导热系数模型

本文导出了基于逾渗理论并考虑温度影响的散体有效导热系数预测模型。针对孔隙中流体的传热机理,诠释了无量纲参数φ的物理意义。对SiC、SiO2和煤灰等散体材料在自行研制的实验系统上采用断电热线法测量了其在50-600℃范围内的有效导热系数。结果表明:实验值与模型预测值吻合良好,这三种散体材料的有效导热系数都随温度的增加而增大。     

非均匀多孔介质有效热导率分析

本文采用控制容积法,界面调和平均导热系数值以及图形处理方法对典型非均匀多孔介质硬质聚氨酯泡沫材料的导热过程进行了分析与模拟计算。结果表明:多孔介质的内部结构是影响温度分布和热量传递的主要的因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数,孔隙的大小和分布有关;计算得到的有效热导率值与文献中实验测量结果吻合较好。本文的研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,从而可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法。     

径向导热条件下圆柱状样品金属导热系数的测定

由于棒状样品轴向导热法测定导热系数的实验中无法准确测定棒表面的散热,故实验结果误差较大;而稳态平板法又不能用于金属导热系数的测定。另外,这两种方法均无法反映导热系数随温度的变化;故此类方法的意义有限。本文尝试采用圆柱状样品径向导热法来测定金属的导数系数。实验结果显示该方法取得了初步成功。一、轴对称区域上的稳态导热稳态导热条件下,各向异性区域内的温度分布满足▽·(λ▽T)=0 (1) 由于导热系数λ仅为温度的函数,故(1)式可化为     

液体导热系数的测量

液体导热系数的测量李成仁，吕翎，曲业民，尹海滨（辽宁师范大学物理系大连１１６０２２）一、引言导热系数是表征材料导热性能的一个参数，其数值不仅与材料的种类有关，对同一种材料还取决于温度．目前，各高校测量导热系数的实验多以金属铜棒为样品．对于液体，由于导...     

二维多孔热密封材料的有效导热系数模拟

本文对于二维多孔热密封材料的有效导热系数模拟提出一种简单有效的方法,它可以模拟介于固相连续和固相不连续之间的任何形式的孔隙分布结构,通过类比多孔渗流模型得出一种相关系数,再根据热阻串并联的关系计算四种可计算模型的有效导热系数,通过相关系数得到具体模型的有效导热系数。本文的模拟方法可以控制孔隙率、孔径、孔隙分布、温度等影响有效导热系数的重要参数,考虑了辐射的影响,而且模拟简单,计算快速,模拟结果与文献中实验的结果相比较能很好的吻合,验证了本文方法的正确性。     

二乙二醇二甲醚液相导热系数实验研究

本文利用瞬态单热线法对温度区间233～373 K、压力区间0.1～30 MPa的二乙二醇二甲醚(DMDE)的导热系数进行了实验研究,为替代燃料研究提供了基础数据,导热系数测量不确定度为±2%.实验数据拟合成导热系数关于温度和压力的方程,实验数据与拟合方程计算值的最大偏差为-2.56%,平均绝对偏差为0.91%.     

硅晶体热传导性能的分子动力学模拟

基于硅色散关系的实验值,给出硅晶体导热系数的经典分子动力学模拟所必需的温度、导热系数的量子化修正曲线。应用平衡态分子动力学算法模拟了硅晶体在 300～700 K温度区间内的导热系数,模拟结果表明,理想硅晶体的导热系数比自然硅高60％～75％,但随着温度的下降,模拟结果的准确性下降。     

钢锭模薄壁化研究的导热反问题方法

一、前言 钢锭模是炼钢生产的主要消耗品,年消耗达70万吨,模耗超过20 Kg/T,是冶金企业急待解决的技术课题。采用薄壁化技术,将某厂2.3 T、壁厚120mm的稀土球铁锭模改造为2.5 T、壁厚100 mm的新锭模获得成功,经济效益达110万元/年。应用导热反问题方法,对铸锭过程中模壁温度分布、特别是无法直接测量的模壁内表面温度及热流进行了分析、计算,为锭模薄壁化技术改造提供了重要的理论根据。     

热光系数与长周期光纤光栅的温度灵敏度研究

利用受温度影响的光纤的本征方程和相位匹配条件,从理论上研究了长周期光纤光栅(LPFGs)的温度响应特性,给出了LPFGs的温度灵敏度的解析表达式。对利用低模序包层模的LPFG进行了实验研究。结果表明,利用不同包层模的LPFGs具有不同的温度灵敏度。分析了光纤的材料热光系数和模的热光系数的差别。单模光纤导模的热光系数接近纤芯的材料热光系数,而包层模的热光系数比包层的材料热光系数大,模序越大,其值越大。适当调整纤芯和包层的热光系数,并选用不同的包层模,可以得到对温度灵敏或不灵敏的LPFGs。     

比较实验结果时应注意的问题

通常我们在实验结束后,常要查表将其测得值与表中值加以比较,并以此为根据来判断实验结果的正确与否或进行误差分析。但表中的值也是实验测得的,既然是实验测得也就有其测量时特定的各种条件与因素。在实验结果与之比较时,要根据自己实验的具体情况和条件,加以具体分析,不能盲目拿来比较。例如在测定物质的导热系数时,由于导热率受温度影响很大,相同物质温度不同,则导热率不同。纯金属和大多数液体(水例外)的导热率随温度的升高而降低,而非金属和气体的导热率随温度升高而增大,计算时应取用物质平均温度下的数值。     

不良导体串联时导热系数的测定

对单一材料的导热系数已有较多研究,而对两种或更多的不同材料叠合后的合导热系数的研究则较少见.在这方面我们作了初步实验,这里对实验结果作一简要说明.一种材料在稳定条件下热量沿一维方向传递时,导热系数可用下式表示:     

导热系数测定设计性实验

导热系数测定是大学物理热学中比较重要的实验,对稳态法测量不良导体导热系数的原理和实验方法进行研究,对于不同形态的导热材料,提出了几种可行的实验方案。实验内容和测量结果符合设计性实验要求,有助于启发学生的创新意识。     

空间屏打孔多层隔热材料热计算模型

分析了空间屏打孔多层隔热材料中导热和辐射的复合传热问题,在一定假设的基础上,根据反射屏能量平衡方程,建立了反射屏稳态温度计算模型和投射辐射数值分析模型。结合AD I法,对两个方程组进行迭代求解,得到材料屏间投射辐射热流和反射屏的温度。将文中模型的预测结果与文献中实验值进行比较,验证了模型在工程上应用的可行性。同时分析了当量导热系数、各种热流以及内部温度分布随层密度的变化规律,对材料的优化设计具有积极的指导意义。