考虑接触热阻的纳米颗粒堆积热导率的分析

本文首先使用Callaway热导率模型对SiO₂纳米颗粒的热导率进行了近似计算,然后耦合堆积纳米孔隙内的导热和辐射、颗粒接触热阻,基于颗粒堆积单元结构模型的一维传热分析,最终推导得到了颗粒堆积有效热导率关于颗粒直径和温度、堆积孔隙率、颗粒热导率、气相热导率、辐射传热和接触热阻的关系式,并用该式进行了相关讨论。研究结果表明,对于纳米颗粒堆积,界面接触热阻不容忽略;在低孔隙率和颗粒不参与辐射的条件下,由于受到接触热阻的影响,存在最佳孔隙率（或密度）使得堆积热导率存在最大值。     

变物性条件下基于(火积)理论的圆柱体热源构形研究

建立了导热基座上的三维圆柱体热源层流散热模型,考虑空气的变热物性,研究了热源半径、强度和位置以及热源和基座的热导率对当量热阻和最大热阻的影响。结果表明:当给定热源强度和热导率时,存在一个临界半径使得当量热阻和最大热阻取最大值;当量热阻和最大热阻均随热源位置从入口处向出口处移动而增加。当给定热源半径和位置时,提高热源和基座的热导率,当量热阻和最大热阻均减小;热源强度不影响当量热阻和最大热阻随半径的变化趋势。     

定向碳纳米管/橡胶复合材料导热性能研究

基于连续介质理论建立了定向碳纳米管/橡胶(CNTs/Rubber)复合材料的代表体积元(RVE)模型,借助有限元方法(FEM)进行数值计算获得复合材料的等效热导率。将数值计算结果与Nielsen模型与Ce-WenNan模型预测值对比,验证了模型的有效性。基于此模型研究了CNTs体积分数及界面热阻对复合材料导热性能的影响。研究发现,在低填充量(0.2%~1%)下,复合材料的热导率随着填充量的增加而增大,且增大幅度随着体积分数的增大而逐渐减小;界面热阻的存在阻碍了CNTs与橡胶基体之间的热传递,对复合材料的热导率有很大的影响,另外在不同体积分数下,随着界面热阻的增大,复合材料热导率都先开始减小,当界面热阻降低到一定大小时,复合材料的热导率随着界面热阻的增大都基本保持不变。     

原位测量固体材料热导率的改进热探针方法

热导率是一个重要的热特性参数,它的测量方法包括稳态法和瞬态法。然而,各测量方法由于接触界面均存在非完美热接触,导致接触热阻无法忽略,进而降低热导率测量的准确性。于是,本研究提出了一种改进的热探针方法,即原位浇筑单针法,来降低接触热阻的影响。同时我们还采用了另外四种常用的热导率测量方法测量六种材料的热导率。并且,为了研究接触热阻对热导率测量的影响,我们采用了涂抹导热硅脂的双针法和单针法测量材料热导率。研究表明,原位浇筑单针法的测量结果与其它四种方法热导率的测量结果相一致,并且,原位浇筑单针法可以有效地减少接触热阻,从而提高热导率测量的准确度。     

纳晶铜晶粒尺寸对热导率的影响

用热压烧结法制备得到纳晶铜块体. 用激光法测定了不同温度下制备得到的纳晶铜块体的热导率, 并建立卡皮查热阻模型对样品热导率进行模拟. 通过对比, 模拟结果与实验数据基本一致. 随着热压烧结温度的升高, 纳晶铜晶粒尺寸也随之增大. 在900和700 ℃其热导率分别达到了最大和最小值且所对应的热导率分别为200.63和233.37 W·m^-1·K^-1, 各占粗晶铜块体热导率的53.4%和60.6%. 验证了纳晶铜热导率在一定的晶粒尺寸范围内具有尺寸效应, 随着晶粒尺寸的减小, 热导率逐渐减小.     

离散发热器件基于(火积)耗散率最小和最高温度最小的构形优化比较

建立了导热基座上圆柱体离散发热器件的三维湍流散热模型,基于构形理论,考虑空气变物性及可压缩性和黏性耗散,研究了器件材料的热导率、热源强度和流体流速对器件最高温度、基于(火积)耗散定义的当量热阻和平均Nu数的影响.结果表明:在总发热功率一定的条件下,以器件最高温度和当量热阻为性能指标进行热设计,均存在最优热源强度分布使得散热性能最优.当各热源强度相同且热源热导率小于基座热导率时,提高热源热导率可明显改善散热性能;将热源热导率沿流动方向从低到高布置可降低器件最高温度,而将热源热导率均匀布置可使当量热阻最小.所得结果可为实际热设计中不同材质和不同发热率的电子器件最优布置提供理论支撑.     

两相复合材料有效热导率的理论推导

复合材料有效热导率的解析表达式一直是传热问题中人们想要解决的问题.本文选用合适的单元体,采用热阻模型和积分平均方法,分别对分散相为球体和圆柱体的两相复合材料的有效热导率进行了推导.对于多孔复合材料,当孔隙率较大或温度较高时辐射换热的影响不能忽略,本文分析了气孔为球体或圆柱体时辐射换热对其有效热导率的影响.将计算所得有效热导率与相关实验数据进行了比较,结果表明两者吻合较好,证明了公式的准确性.     

包含倾斜晶界的双晶ZnO的热输运行为

用嵌入位错线法和重合位置点阵法构建含有小角度和大角度倾斜角的双晶氧化锌纳米结构.用非平衡分子动力学方法模拟双晶氧化锌在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响.模拟结果表明,晶界能在小角度区域随倾斜角线性增加,而在大角度区域达到稳定,与卡皮查热阻的变化趋势一致.热导率随样本长度的增加而增加,卡皮查热阻表现出相反的趋势.然而随着温度的增加,热导率和卡皮查热阻都减小.通过比较含5.45°和38.94°晶界样本的声子态密度,发现声子光学支对热传导的影响不大,主要由声子声学支贡献,大角度晶界对声子散射作用更强,声学支波峰向低频率移动.     

考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径.     

碳纤维与热沉间接触热阻随温度变化的实验研究

由于微纳米材料特征尺寸小,难以测量其与热沉间的接触热阻。本文利用拉曼光谱测量不同温度下单根PAN基碳纤维的热导率及其与导电银胶、焊锡和硅油间的接触热阻。结果表明,在实验温度范围内其热导率随温度的降低而增大;接触热阻随温度的变化规律与接触物质有关。     

X43高超声速飞行器的飞行热走廊研究

建立飞行器的热走廊物理模型和求解方法对于设计飞行器防热结构、确定飞行轨道和优化气动外形等均有重要的工程应用价值,本文对X43高超声速飞行器的飞行热走廊的物理含义进行了分析,初步建立了飞行热走廊的物理模型,给出了该物理模型下飞行热走廊的控制方程和求解方法,通过对X43高超声速飞行器典型位置的飞行热走廊的计算,研究了高超声速飞行器的热走廊规律和特征,研究了防热材料的性能对飞行走廊的限制,明确了防热材料的关键防热参数,通过研究发现: (1)防热材料的发射系数越大,其对应的热走廊越宽阔,飞行轨道的选择余地也越大; (2)不同位置、不同流态对应的热走廊边界不同,推迟转捩发生可以增加热走廊区域,有利于防热.     

热凝固对生物组织热物性影响的实验研究

本文以蛋清为实验对象,研究了热凝固对生物组织热物性的影响,测量方法为阶跃温升法。实验结果表明,热 凝固后,蛋清的热导率平均上升了6.60％。因此,生物组织的热物性不但与其化学组成有关,还与其物理状态有关;采用 热凝固的方法治疗肿瘤时,应考虑热凝固对其热物性的影响,从而实现更加有效的治疗。     

影响陶瓷坯体烧成过程中热应力变化的因素研究

1前言陶瓷坯体在烧成过程中的温度场和热应力场，是影响制品烧成质量的主要因素。尽管三维热应力的数值分析在其他领域内已经得到一些应用，但在陶瓷烧成的热应力分析领域却还未发现，随着对产品质量的越来越关注，人们已逐渐地把目光转移到陶瓷坯体烧成过程的研究中，一方面为了探讨坯体烧成中的变形机理、探讨陶瓷材料物性参数及力学参数对坯体烧成中热应力的影响，另一方面为了寻找制品的最佳烧成曲线，摆脱长期以来受经验所制约的情况，以期以最短的时间烧制出符合质量要求的最佳产品，达到节能、高产和低能耗的目的，这些需求使得对生…     

一种测量生物组织热导率的新方法

采用脉冲衰减法可以测量生物组织热导率。但是,Chen等人提出的脉冲衰减法采用了“点热源”假设,而实际测量时,探头有一定的几何尺寸,由此造成了测量时的模型误差。本文采用数值实验的方法对这一误差及其影响因素进行了分析。在此基础上,提出了一种考虑了探头尺寸影响的新的脉冲衰减法,推导出了其测量公式。采用已知热导率的工质进行了验证试验,实验测量结果证实了本文对原有测量方法误差的分析;同时也表明,采用本文提出方法可以将测量误差减小到5%以下。     

功率器件热性能的测试与分析

本文利用红外热像仪测温系统,系统地对三种典型的航天用功率器件进行了测试和分析。研究结果对功率器件可靠性分析具有重要的作用。同时对功率器件进行了数值模拟,在定性方面可为器件的热设计提供改进方向和合理方案。     

微小区域热场的测试与分析

本文用显微热成像系统测量微小区域的表面温度和用数值模拟方法分析微小区域内的温度分布，对被测表面进行了发射率标定和环境辐射修正，三维稳态数值模拟着重考虑了界面接触热阻的处理。文中用以上手段分析了场效应功率器件的热可靠性。     

微尺度薄膜热导率测试技术

随着器件尺寸进入到微／纳米尺度，其热物性与体材料相比有了很大差别。在器件热性能和可靠性研究过程中，对热导率的测量成为了关键技术之一。本文概述了SiO2、SiNx、金刚石等薄膜在微小型器件中的用途及其热导率测试技术的发展，并进一步总结了用于薄膜热导率测量的常用方法。     

光声技术在固体材料热扩散率测量中的应用

光声（光热）效应是由于物质吸收一强度随时间变化的光束而被时变加热时所引起的一系列热效应和声效应,研究了这些热效应和声效应,可以获得物质的热学和学学性质,光声技术正是探测由于吸收光辐射后样品的微小温度变化所引起的周围气体压力变化,具有灵敏度高、操作方便、应用广泛等独特的优点,已成为研究物质光谱特性、热学性质等的独特有力手段,文章主要介绍了光声技术在固体热扩散率测量中的原理及常规应用方法。     

稳态法测不良导体导热系数实验装置的改进

本介绍了对稳态平板法测不良导体导热系数实验控温电路的改进     

空气在多孔介质中对流换热的数值模拟

本文对空气在多孔结构中的对流换热进行了数值研究．数值模拟与实验的比较表明,对空气在玻璃或轴承钢颗粒多孔结构中的对流换热进行数值模拟时,应采用考虑热弥散效应的局部非热平衡模型．本文还研究了颗粒直径、颗粒导热系数、空气物性随压力的变化及粘性耗散等对换热的影响．