高温超导直接冷却中AlN与Bi-2223间界面热阻的实验研究

基于微结构低温工程学，提出三维低温界面层的概念，指出界面热阻是制冷机直接冷却超导磁体需要解决的关键技术之一。以GM制冷机为冷源，按稳态热流法原理测量了Bi-2223、AIN的热导率及它们之间的低温界面热阻。在0.15MPa-0.55MPa压力范围内，AIN和Bi-2223间的界面热阻随界面层温度和接触压力的升高而降低，并随接触界面处温度的不同表现出不同的变化率。当界面层Bi-2223侧温度为55K时，在0.5469MPa的接触压力作用下，Bi-2223和AIN间的界面热阻是厚度为10mm的AIN垫片体积热阻的38.86倍，是接触压力0.2281MPa时界面热阻的38.7％。     

直接冷却中氮化铝与无氧铜低温真空接触热导的实验研究

以5W／20K小型G-M制冷机为冷源,对低温下氮化铝（AlN）与无氧铜（OFHC）界面的接触热导进行了实验研究和分析。在45～140K内,氮化铝／无氧铜界面接触热导随温度的升高而增大,同时亦随接触压力的增加而增大。实验中同时得到了氮化铝在低温下的热导率,随温度的升高,氮化铝热导率值逐渐增大。就氮化铝低温热导率及氮化铝／无氧铜接触界面热阻随温度变化规律进行了微结构机理分析。     

氮化铝与无氧铜低温界面热阻的实验研究

用低温真空实验装置稳态导热法,实验研究了界面温度和接触压力对氮化铝(AIN)与无氧铜(OFHC-Cu)问接触界面热阻的影响.在实验温度(90～210 K)和压力(0.273～0.985 MPa)范围内,A1N/OFHC-Cu界面热阻随接触压力的提高而降低,而当界面温度上升时界面热阻由于热载子热运动的强化而降低,温度较高时,界面热阻随压力变化的速率较大.     

高导热高电绝缘AlN低温特性及热分析

基于AlN在超导应用的低温实验基础上，报道上海硅酸盐研究所研制的AlN材料在低温30K～160K温度范围的热导率，实验表明其热导率随温度增加而增大；并从低温微结构工程学角度来阐明它的传热机理与热分析。为超导应用直接冷却的经验设计发展到计算设计提供理论基础与实验应用数据。     

高温超导磁储能(SMES)磁体直接冷却热输运过程研究

随着高温超导材料与低温技术的发展，采用制冷机直接冷却已经成为高温超导应用的发展方向，而界面热阻则直接影响着超导器件的冷却效率和运行可靠性，因此减小和控制低温界面热阻是实现超导系统直接冷却的技术关键。对直接冷却高温超导磁体从室温冷却到49K低温的热输运过程进行了理论分析和实验研究，磁体冷却实验结果和理论分析符合较好，通过直接冷却实验所达到的最低温度特性和过程分析，证实从微结构低温工程学的角度研究界面热阻、探索超导直接冷却最佳热耦合机制是高温超导应用基本而重要的科学问题之一。     

基于Labview的激光光热法界面热阻测量系统

根据激光光热法原理,设计了一套低温下界面热阻测量系统,通过Labview操作平台实现对实验温度的精确控制以及对实验数据的自动采集记录。该实验系统能够实现低温下超导带材与导冷材料间界面热阻的测量,为研究直接冷却条件下超导磁体的应用提供实验依据。     

低温下接触界面热阻的实验与模拟研究

在20-300 K和1.20-4.28 MPa范围内,分析温度和加载压力对铜-不锈钢接触界面热阻的影响,并进行回归分析和仿真研究.完全二次型模型与铜-不锈钢接触热阻实验结果吻合较好,最大相对误差为7％.仿真结果表明,在温度低于150 K时温度和压力的耦合对接触热阻的影响比较明显.     

低温下Cu-Cu固体间界面热阻的激光光热法研究

以GM制冷机(20K/5W)作为冷源,用激光光热方法对低温下Cu-Cu固体接触界面热阻进行了测量。实验数据表明,在一定的压力(3.0 kPa)和温度范围(20~120 K)内,Cu-Cu接触界面热阻从2.445×10-2m2.K/W减小至3.022×10-3m2.K/W,同时,在一定的温度(80 K)和压力范围(3.0 kPa~0.32 MPa)内,界面热阻从5.547×10-3m2.K/W减小至2.876×10-4m2.K/W。从微尺度的角度对该变化规律进行了机理分析。     

真空低温环境导热填料界面接触热阻实验研究

真空低温环境下,接触热阻对热传递有十分重要的影响。根据接触热阻产生机理和实验测试原理,建了一套真空低温环境下固体界面接触热阻测试的实验装置。实验对比研究了不同温度和不同预紧力条件下,固体界面裸接与在界面之间添加真空硅脂、铟膜、石墨烯、石墨片导热填料时的接触热阻。实验结果表明,接触界面的接触热阻都随温度升高和预紧力增大而减小。在接触界面添加真空硅脂或铟膜后接触热阻随预紧力变化非常,裸接或添加石墨烯的接触热阻随预紧力变化较大,但是当预紧力大于2.5 N·m时其接触热阻基本不变。温度越低时添加导热填料减小接触热阻的效果越明显。总之在两界面之间添加铟膜时效果最佳,此时接触热阻随预紧力和温度的变化都较小,此种情况下接触热阻最小可以达到3.5×10~(-6)K·m~2/W。     

低温真空下Cu-Cu界面间接触热阻的实验研究

简单介绍了低温真空下固体界面间的接触热阻现象,搭建了一个能较精确测量圆柱型及薄片型材料间接触热阻的实验台。在真空环境下,测量了低温真空下Ｃｕ－Ｃｕ界面间的接触热阻。实验数据表明,接触热阻与压力、温度有关一定的依赖关系。最后,根据修正Ｇ－Ｗ模型,对实验结果进行了理论理论分析与比较,表明实验结果是正确的。     

Ar-Kr低温界面传热过程分子动力学模拟

运用非平衡分子动力学原理和LJ势函数仿真研究氩(Ar)与氪(Kr)之间的界面层传热问题,模拟其界面传热的能量变化过程.仿真结果表明,即使界面粗糙度为0,低温固体界面热阻仍然存在.平均温度为40 K,粗糙度为0时,氩(Ar)与氪(Kr)之间界面热阻为0.15～0.18 Wm2/K,相对误差小于17%.     

定加热温度下热声发动机声功输出特性研究

对定加热温度下行波热声发动机驱动阻容负载进行了数值模拟,分析讨论了声阻和容抗对声功输出的影响。以氦气为工质,在充气压力为3 MPa、加热温度为923 K的条件下,对不同气库体积的热声系统进行了模拟;此外,还采用负体积气库模拟了阻抗虚部为正值的情况。计算结果表明,容抗值较大时,在负载相位角约为-45°(或45°)时,声功率存在一个极大值;当容抗值较小时,声功率会出现两个极大值和一个极小值,且在负载阻抗相位角约为-45°(或45°)时为极小值;此外,声功输出最大值与效率最大值对应的阻抗并不相同。     

高温接触热阻的有限元模拟方法

基于多点接触理论建立了高温接触热阻的计算模型及其有限元格式,模型的基本尺寸取自表面粗糙度测量时的特征尺寸,该模型能有效模拟界面粗糙度、界面压力、界面温度和间隙填料热导率等参数对界面接触热阻的影响,同时也考虑了高温环境下材料热导率随温度变化的特点以及通过界面间隙的辐射换热效应。在此基础上,针对影响接触热阻的若干主要参数进行了研究。数值算例表明:该文所建立的有限元计算模型及其计算方法不仅能有效地模拟不同条件下高温接触热阻的变化规律,也为进行高温接触热阻研究提供了一种新途径。     

35MPa/70MPa加氢机用科氏质量流量计阻力特性数值模拟与实验研究

针对科氏质量流量计对介质的阻力在35MPa/70MPa加氢机加注主管路流动总阻力中占比最大的问题,进行了科氏质量流量计在加氢机运营工况下的数值模拟与实验研究。建立了包括入口段、测量管和出口段3个流动区域的科氏质量流量计的数学模型,在加氢机质量流量1~9kg/min时进行了数值模拟分析研究,得到了科氏质量流量计的压力分布和流速分布,根据压力和流速计算得到了科氏质量流量计阻力系数。计算结果与实验结果的对比表明两者能够较好吻合,阻力系数相对误差小于5%。     

碳化硅质焊料连接氮化硅/碳化硅陶瓷的性能研究

采用以碳化硅为主相的焊料,在无压的条件下,连接氮化硅结合碳化硅陶瓷.结果表明:焊料在室温到1323K的干燥和烧结过程中,体积稳定,稍有膨胀.在1173K保温3h的条件下,连接的样品拉伸强度达到1.76MPa,热震残余强度保持率为82%.接头致密,并且焊料层与母材显微结构非常相似,界面处有明显的元素扩散,这对于提高结合强度和热震性能有重要作用.     

调制光热法低温接触界面层热阻研究

选择航天器和低温工程中常用金属材料铜、不锈钢,用激光光热法原理,研究低温接触界面层热阻.实验得到了铜在常温下的调制频率与相位差间的实验数据,通过对实验数据的线性拟合得到了铜的热扩散系数,以及铜-不锈钢在300K和20 K低温下的接触界面层热阻.实验表明调制光热法能够测量具有微结构特征的接触界面层热阻,且具有非接触测量的特点.     

20vol%体积分数纳米Al2O3颗粒增强铝基复合材料的高温压缩性能

为提高铝基材料的高温力学性能以满足其在573 K以上用于航空航天装备结构件的性能需求,采用高能球磨结合真空热压烧结工艺制备了体积分数高达20vol%的纳米Al₂O₃颗粒(146 nm)增强铝基复合材料,对其微观结构和高温压缩性能进行了研究。结果表明：纳米Al₂O₃颗粒均匀分散于超细晶铝基体中,且复合材料完全致密;该复合材料具有优异的高温压缩性能：应变速率为0.001/s时,473 K时压缩强度高达380 MPa,即使673 K时依然高达250 MPa,比其他传统铝基材料提高至少1倍;通过对其流变应力进行基于热激活的本构模型拟合可以发现,该复合材料具有高的应力指数(30)和表观激活能(204.02 kJ/mol)。这是由于高体积分数纳米颗粒能够有效钉扎晶界,并与铝基体形成热稳定的界面结合,显著提高复合材料的组织热稳定性,而且在变形过程中与晶界有效阻碍位错运动,显著提高复合材料的热变形门槛应力(在473～673 K时为190.6～328.4 MPa),其热变形过程可以由亚结构不变模型进行解释。     

Berechnung des Benetzungsverhaltens von Flüssigkeiten auf Teflon in einer verdichteten Stickstoffatmosphäre mit der Dichtegradiententheorie

The wetting behavior of liquids on solid surfaces is an important aspect while operating with apparatus of thermal mass separation. Especially under high pressure there is only few knowledge about that point. For water, ethanediol, formamide and toluene in dense nitrogen up to 25 MPa at a temperature of 295.7 K contact angles on a teflon surface were calculated. The square gradient theory was used, which gives information beyond contact angles about the structure of the interface by the calculation of density profiles through the interface.