泡沫金属内石蜡相变凝固传热的数值模拟

本文研究了相变材料在泡沫金属中的相变凝固传热过程,建立了泡沫金属相变材料的凝固相变传热的双温度模型,并进行了凝固相变传热模拟研究。模拟表明,使用泡沫金属作为骨架可以有效改善石蜡相变传热,缩短石蜡的凝固时间;石蜡在相变传热过程中与泡沫金属之间存在温差,且在发生凝固相变时温差达到最大。研究结果还表明,泡沫金属孔隙率越小,石蜡凝固的速度越快。     

充满金属泡沫的方腔自然对流数值模拟

本文使用格子-Boltzmann方法模拟了充满金属泡沫的封闭方腔自然对流.通过构建适用于上下边界绝热,左右边界恒定温度的封闭方腔自然对流的双分布函数热模型,模拟了充满不同孔隙率和不同孔密度的金属泡沫,在不同Ra数下的封闭方腔自然对流,结果表明金属泡沫具有强化传热的作用,并随着Ra数和孔密度的增大,换热增强.     

泡沫金属内相变材料融化传热过程的数值模拟

以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料能有效改善相变传热性能.考虑金属骨架与流体之间的不同的传热特性,建立了泡沫金属内融化相变传热的双温度模型.运用显热容法模拟了泡沫铝内融化相变的温度分布与流场.计算结果显示对比纯相变材料,加入泡沫铝能显著强化传热性能.固体骨架与储能材料之间在其相变时有较大的温差.     

金属基复合高温相变储热材料制备与性能研究

本文以二元共晶碳酸盐(Li_2CO_3-K_2CO_3)为高温相变储热材料,泡沫金属铜为骨架基体,制备了具有高导热性能、高储热密度的金属基复合高温相变储热材料。对复合材料制备过程中泡沫金属的填埋方式等制备条件进行了优选,对相变材料的储热密度及导热系数进行了计算和测试,分析了泡沫铜孔密度、孔隙率等参数对材料性能的影响规律。结果表明:40 PPI泡沫金属在相变材料中的最佳填埋方式为中埋法,35 PPI泡沫金属的最佳填埋方式为底埋法。使用孔隙率在95%左右的泡沫铜,可使相变材料导热系数提高3~4倍,同时保证了复合相变材料具有较高的储热密度。     

封装有相变材料的金属泡沫复合散热器实验研究

相变材料的固液相变具有较高的相变潜热且相变体积变化小,在间歇性工作的电子器件的温控中得到广泛的应用。本文采用将铜泡沫嵌入相变材料中的方法来强化固液相变的传热性能的方法,提出一种封装有金属泡沫和相变材料的复合式散热器结构,实验研究了该散热器的加热表面的温度与时间的变化关系,分析铜泡沫孔隙率、孔密度以及石蜡物性等各个参数对该复合式热沉散热效果的影响。     

填充泡沫金属的熔盐相变蓄热过程模拟

本文以管肋式熔盐相变蓄热结构为对象,将相变材料填充入高孔隙率泡沫金属中以弥补熔盐导热系数低的缺陷。考虑周期性边界和重力方向相邻结构的影响,以三层管肋式结构代替整个系统建立多孔介质固-液相变输运三维物理数学模型。利用数值模拟方法,探讨在重力环境中,管式加热条件下相变材料蓄热过程的传热性能。揭示出相变界面随时间的演化,以及自然对流对蓄热过程的作用机制;讨论了泡沫金属、肋片参数及加热温度对蓄热能力的影响。     

水平金属泡沫管外R134a凝结传热实验研究

对六根金属泡沫强化管在R134a工质饱和温度分别为35℃和40℃时的凝结传热进行了实验研究,分析了金属泡沫孔密度、厚度等结构参数对凝结传热性能的影响.研究表明:孔密度为130 ppi的强化管凝结传热效果最好,强化倍率最大为光管的3.06倍;金属泡沫材料厚度的增加会导致凝结传热过程恶化.通过对相同孔密度、不同饱和温度和金...     

泡沫金属复合相变材料的凝固及接触间距影响

相变材料(phase change material,PCM)具有解决能源利用时空不匹配问题的潜力,将PCM与泡沫金属进行复合是强化其传热性能的有效措施之一.本文针对一类泡沫金属复合PCM的凝固过程进行了三维数值模拟研究,分析了泡沫金属与恒壁温面不同接触间距对复合PCM凝固过程的影响规律.研究发现,复合PCM由于其泡沫...     

泡沫金属换热器开发及性能研究

根据泡沫金属换热器的结构特点和强化换热原理,采用数值模拟的方法,研究了泡沫金属区域内部流动和传热特性。从阻力特性、换热系数、压降损失等方面分析泡沫金属换热器的换热性能。研究发现,改变泡沫金属换热材料的高宽比、空气流速和孔隙率,都能改变换热器的换热性能。结果表明,泡沫金属可以提高换热器的换热效率,但是压力损失很大,改变孔隙率和泡沫金属结构能够调节其压力损失,提高换热器的综合换热性能。     

SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热数值模拟

射流冲击拥有强化传热作用,被广泛应用在各个科技领域,而泡沫金属与纳米流体对强化传热起到有利作用。为分析SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热作用,在计算流体力学(CFD)基础上,通过数值模拟方法对影响传热的一些因素进行分析,通过改变雷诺数(Re)、纳米流体体积分数(ψ)、泡沫金属孔隙率(φ)和高度(H)来分析不同影响因素对表面传热系数的影响。     

基于LBM的多孔陶瓷有效热导率和相变传热分析

多孔氮化铝陶瓷具有高导热、耐熔盐腐蚀等优点在相变材料封装方面具有较大应用前景。本文采用微米计算机断层扫描(CT)得多孔氮化铝的灰度图像,并精准重构三维孔隙结构。并采用四参数随机生长、堆积颗粒、维诺结构等数值方法建立结构模型。基于介观尺度的格子玻尔兹曼方法 (LBM),计算了多孔陶瓷的有效热导率,结果表明维诺结构与CT真实重构的热导率接近。采用三维焓法LBM模拟了多孔骨架内的相变传热过程,获得了孔隙尺度对流相变的传热机理,并分析了不同孔隙率时的储热密度和复合材料的有效热导率。基于CT扫描和LBM的相变传热模拟有助于快速分析骨架的热特性,为多孔骨架的设计提供理论基础。     

不同孔隙率圆形微针肋热沉流动及传热特性

本文利用CFD数值模拟软件对当量直径为200μm的不同孔隙率的叉排圆形微针肋热沉的流动和传热特性进行了数值模拟。模拟结果表明,随着雷诺数的增加,针肋尾部出现不同形态的涡。不同孔隙率的通道中,由于后排针肋的影响,针肋尾迹区的涡的形态、大小出现不同。对不同孔隙率的微针肋热沉,热流密度的变化对热沉的努塞尔数Nu的影响不同,孔隙率较小时热流密度对热沉的努塞尔数Nu影响不大,孔隙率较大时热流密度升高,热沉的努塞尔数Nu升高。     

相变微胶囊单体熔化传热过程研究

本文以石蜡为壳芯、脲醛树脂为囊壁的单个相变微胶囊颗粒为研究对象,运用显热容法对该相变胶囊熔化传热过程进行了数值模拟研究,得到胶囊内部结构等因素对胶囊相变换热过程及相界面移动的影响规律。结果表明增大斯蒂芬数和相变温度半径以及减小胶囊粒径均可使相变材料熔化速率提高;囊壁厚度及囊壁导热系数的变化会对相变过程带来一定的影响,但存在一界限值;相变材料的相变潜热大小对相变过程有着显著影响。     

射流冲击泡沫金属强化电子器件冷却的实验研究

实验研究射流冲击泡沫金属的强化传热在电子器件冷却中的作用,分析热流密度、传热面与喷射气流温度差、喷射速度和喷嘴距泡沫金属上表面的高度等因素对传热特性的影响。在泡沫金属材质为铜,孔隙率为0.96,喷嘴宽度为0.5cm的情况下,喷嘴距泡沫金属上表面高度越低和喷射速度越大,泡沫金属的传热效果越明显,冷却效果越显著,并对实验数据,进行最小二乘法拟合,得到相应的拟合方程式。该文的分析结果,可为射流冲击泡沫金属强化传热技术的应用提供一定指导和借鉴。     

含有孔隙的层状材料中声表面波传播特性的理论研究

研究含有孔隙的层状材料中Rayleigh波的传播特性.采用本征函数展开法,并利用孔隙率与材料的弹性常数和密度之间的关系,模拟了不同孔隙率情况下铁基氧化铝层状材料中Rayleigh波的相速度色散曲线,分析了孔隙率对铁基氧化铝层状材料中Rayleigh波相速度的影响.Rayleigh波色散曲线的变化规律能同时反映层状材料中...     

单层元胞结构金属泡沫的透射特性

本文构建了开孔泡沫铝的简化几何模型,并利用有限积分法模拟了具有单层元胞结构的金属泡沫材料在线性极化平面波垂直入射情况下的透射率。基于菲涅耳-基尔霍夫衍射理论分析了孔隙率、孔径尺寸、材料厚度和骨架结构对金属泡沫材料辐射特性的影响。当尺度参数较大时,金属泡沫材料的固相支架结构满足良导体条件,宏观电磁屏蔽效应显著,金属泡沫材料呈现"非透明"性质。随着入射电磁波波长逐渐接近于孔径尺寸,散射效应越来越显著,金属泡沫材料的"半透明"性质开始显现,不同孔隙率的金属泡沫材料的透射率以相近的规律随波长变化。随着波长的进一步减小,衍射效应对于金属泡沫材料透射特性的影响逐渐占据主导地位,采用菲涅耳-基尔霍夫衍射理论可以较好地描述透射能流在孔隙结构内的分布。当衍射效应占据主导地位时,对于相同孔隙率金属泡沫材料,孔径尺寸对衍射光学行为影响不大,而材料厚度、孔隙率和骨架结构会显著影响金属泡沫材料的透射率。     

梯密度金属泡沫池沸腾换热性能的实验研究

本文实验研究了去离子水中梯密度通孔金属泡沫的池沸腾换热性能。梯密度金属泡沫材质为铜和镍,孔隙率为0.98,泡沫厚度为4~14 mm。实验结果表明,相比于单层泡沫,梯密度金属泡沫显著的增强了沸腾换热能力,但增强程度受孔密度变化梯度、泡沫厚度和材料的影响;往去离子水中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)能明显的改变梯密度金属泡沫的池沸腾换热性能。     

相变蓄热材料融化速率影响因素的研究

该文提出了一种新的相变蓄热板模型,并对其相变材料融化过程进行了数值模拟研究。同时分析了不同的参数变化对蓄热过程的影响程度,并且获得了融化速率曲线图、融化时间与相变界面移动规律图像。模拟结果得出导热系数才是影响蓄热材料融化速率、融化界面移动距离的关键参数。实验研究表明在各物性参数一定时,多管排列与单管排列相比较,融化效果更好、更均匀;而单管时融化距离最远可达到7 cm处,因此蓄热板内多管排列时管间距可设计在12~16 cm的范围内。     

石墨/铝合金复合导热板强化石蜡相变蓄热研究

本文对“三明治”结构的石墨/铝合金复合导热板强化石蜡的相变蓄热特性进行了数值研究,探究泡沫金属、平板翅片以及复合导热板三种传热结构对石蜡相变蓄热过程的影响。然后本文在石墨/铝合金复合导热板的结构基础上添加了二级翅片来强化传热。研究表明：石墨/铝合金复合导热板强化石蜡相变蓄热的性能明显优于其他传热结构,呈现出自导热板向垂直于板两侧方向递减的温度分布,使得腔体内融化最为均匀,芯片温升最小。添加二级肋片后热源温升减小了15.87%,有效工作时间延长64.68%。     

蓄冰球内多孔泡沫金属对流体冻结传热影响的试验研究

通过试验比较注有相同水量的多孔泡沫金属蓄冰球与普通蓄冰球冻结传热过程的动态特性,研究了多孔泡沫金属对蓄冰球内流体冻结传热过程的影响。试验发现:两种蓄冰球中的流体工质均需达到一定过冷度后才发生相变;在相同制冷工况下,蓄冰球内多孔泡沫金属流体工质进入相变状态快,并且完成工质总相变过程的时间短。研究表明,多孔泡沫金属具有良好的动态相变换热特性,能有效强化蓄冰球内流体冻结传热。