考虑主动散热圆柱多孔夹层材料等效热导率及散热性能

针对多孔夹层圆柱壳的主动散热性能以及等效热导率的计算问题,通过推导多孔结构的等效热导率和主动散热状态下的稳态温度控制方程,在对流换热条件下,计算了考虑主动散热后所折减的等效热导率,及其与结构相对密度和流体流速之间的关系。采用考虑主动散热的等效热导率,计算结构瞬态温度分布,并与有限元结果进行对比。同时,计算了夹层圆柱壳相对密度和结构散热性能的关系以及最大散热性能相对应的最优相对密度和最优杆件厚度。通过瞬态温度分布结果与有限元结果对比,得到采用考虑主动散热的等效热导率所得结果与有限元结果吻合,说明了计算等效热导率方法的有效性,并且可以准确地计算瞬态温度分布;同时分析得到等效热导率随着流体流速的增大而减小,随着结构相对密度的增大而增大;在相同结构质量下,正方形和正六边形构型具有较好的主动散热性能。     

二维多孔材料散热性能分析与设计

二维多孔材料存在一个易于流动的方向并具有较大的面密度 , 因此在具有良好的比刚度和比强度的同时也具有良好的散热性能 , 研究强迫对流下的散热性能对其多功能化设计具有重要意义。本文中利用数值方法求解考虑二维多孔材料内部流体流动规律、 热传导和对流换热影响的流固耦合热传输问题 , 分析了多孔率和微结构尺寸对散热性能的影响并进行了最优参数设计 ; 通过分析比较 5种具有典型微结构形式的二维多孔材料的散热性能 , 给出了微结构形式对散热性能的影响。提出了以需要满足的散热性能为约束条件 , 以满足需求的设计参数的可调范围(设计参数的允许变化范围)为设计目标的最优散热结构设计理念。以此理念得到的设计结果 , 更有利于根据其他性能的要求对材料进行多功能化设计。分析表明 , 具有正六边形微结构的二维多孔材料的散热性能最优 , 并有利于实现轻质多功能化设计。     

多孔铝对流换热系数的反演分析

建立了多孔铝的一维瞬态对流换热模型,采用反演分析方法求得了多孔铝的体积对流换热系数.给出了多孔铝对流换热的无量纲准则关联式,并在较宽的孔结构范围内(孔隙率为60.0%～95.0%、孔径为2.5～6.0 mm)研究了孔结构对多孔铝换热系数的影响.结果表明:多孔铝的换热系数随着风速的增加而提高.在风速相同的条件下,换热系数随着孔径和孔隙率的减小而提高.在风机功率相同的条件下,换热系数随着孔隙率的增大而提高,在孔隙率约为85%时达到峰值.     

多孔材料理论研究及应用

介绍强化传热技术的概念及分类方法,着重介绍新型强化材料中多孔材料的理论研究及发展应用,在离心力作用下的多孔材料物料层的强化对流的理论研究,从而验证改变气流方向和热流密度矢量之间夹角可以强化换热这一传热原理。     

金属多孔介质泡沫自然对流换热实验研究

本文对饱和水-泡沫铜多孔介质在方腔内的自然对流换热进行了实验研究。讨论了孔隙率、孔隙密度及倾斜角度对多孔介质自然对流换热的影响。结果表明:自然对流换热随着孔隙率增大而减小。当孔隙率一定时,随着孔隙密度的增大,自然对流换热减小。Nu数随着加热功率的增大而增大,随着腔体倾斜角度的增大而减小。根据相似理论建立了以孔隙率、孔隙密度、倾斜角度为影响变量的换热准则关联式,且误差小于±7.5%。     

边界条件对多孔材料声学参数测试的影响研究

多孔材料声学特征参数测试前需要采用机械切割方法和样品容器匹配,然而切割后的材料边缘不能完全和样品容器匹配,因此采用加环的方式进行处理。以三聚氰胺泡沫为例,通过控制测试材料的边界条件,测试材料的流阻率,在软件中选用合适的声学模型计算得出该材料的声学特征参数。最后将阻抗管测试得到的吸声系数与AMDesigner仿真得到的吸声系数进行比较。结果显示,加两个环后仿真得到的值与测试值吻合效果较好,加一个环在低频区吻合效果较好,而直接将切割得到的材料进行测试效果最差。该研究可以为今后的声学材料测试研究提供指导。     

强制对流换热实验测试系统的研制

运用虚拟仪器技术,研制了一套强制对流换热实验台自动化测试系统.测试系统实现了温度和风速的精确测量,以及风机转速和加热功率的自动控制,测试软件可以直观地观察整个换热过程中各个测量点的状态变化情况,进而得到整个实验过程从启动到稳态过程的全部数据,并对测量结果进行了不确定度分析,系统平均换热系数测量不确定度为4.9W/(m2.℃).     

多孔材料性能模型研究1:数理关系

三维网状多孔材料是一类优秀的工程材料,其用途覆盖能源、生物、航空航天、环境保护、交通运输等诸多领域。本文作者根据三维网状多孔材料的结构特征,提出了综合简化的八面体结构模型,并在此基础上获得了该材料的系列性能关系。本文综合介绍了该模型及此类材料的基本物理、力学性能数理关系,从单向拉伸到多向拉压,以及传导性能和比表面积等。对该简化结构模型的根源、特点等进行了比较全面的描述,同时与同类模型进行了对比分析,并对不同性能模型及其性能关系进行了逐一诠释,其中代表性的问题有多孔体承载时涉及的孔棱细梁假设、孔棱弯曲、承载单元约束力,以及拉压性能关系中涉及的修正系数、塑性指数取值等。经实验验证该模型具有良好的实用性。     

多孔材料性能模型研究2:实验验证

在三维网状多孔材料"八面体结构模型"及其系列基本物理、力学性能相关数理模型和表征方式基础上,本文对传导和拉伸等若干性能指标的数理关系验证进行了综述。重点讨论了数理关系的实践性、修正系数的合理性、对计算结果的影响、对应致密体的许用应力取值和塑性指数取值等问题。按照这种数理关系,通过多孔产品孔率等基本参量即可计算其电阻率等性能指标,实验结果证明了其可行性。本方法可以优越于有限元等复杂计算。     

太阳能-空气复合热源热泵系统仿真分析

为保证复合热源热泵系统在复杂工况下的稳定运行和进一步优化系统各组件之间合理、高效的能量匹配,本文设计并搭建了基于微热管阵列的太阳能-空气复合热源热泵系统,采用集中参数法建立系统数学模型,分别从系统的发电效率、集热效率、制热功率和性能系数(COP)4个方面基于实验数据进行模型验证与分析,利用控制变量法研究了太阳辐照度和环境温度等参数对热泵系统在光伏/光热-水&空气源热泵运行模式下系统性能的影响,并对其运行特性进行综合评价。结果表明：所建数学模型具有较好的准确性,模拟值与实验值的相对误差均在±15%之间。光伏/光热-水&空气源热泵系统运行模式下发电效率和集热效率均值分别为13.91%和41.14%,COP均值为2.29。此外,当辐照度和环境温度分别以500 W/m²和15℃为单一变量时,系统COP分别提升21.0%和29.8%。     

热管理材料的研究进展

电子元器件的微型化及多功能化对器件的散热性提出了更高要求.器件的散热问题已成为迅速发展的电信产业面临的技术"瓶颈".介绍了国内外电子工业中已使用和正在开发研制的三代热管理材料的种类和性能特点,总结了各阶段热管理材料的现状及其研究进展,表明高性能热管理材料需具备低密度、高导热、与半导体及芯片材料膨胀匹配、相当大的硬度及良好的气密性等性能特点.     

蓄冷式多温共配箱的研制与传热系数测试

为了满足生鲜产品多品类、多温区共同配送需求,确保冷链“最后一公里”不断链,研制适宜的冷链配送设备至关重要。本文通过对生鲜电商市场的调研和配送需求分析,利用现有研究成果,结合相关标准,从结构设计、温区分配、箱体材料以及蓄冷剂选择和计算等方面设计研发了一款蓄冷式多温共配箱,并进行传热系数测试。测试结果表明：蓄冷式多温共配箱保温结构性能稳定,箱体总传热系数为0.68 W/(m2?K),满足普通温度冷藏运输车辆的技术要求。     

杆件倾角对复合点阵夹芯结构主动换热性能的影响

对具有内热源的复合材料点阵夹芯结构的流体流动和热传输特性进行了数值研究,采用等效热网络法和以结构槽道高度为度量的无量纲参数分别对结构的热源热场和主动换热性能进行了分析和表征,揭示了流体流动及热源温度对芯体杆件倾角变化的响应,给出了一定热流密度下倾角与热源最高温度之间的函数关系,并对基于倾角的结构热/力性能进行了初步的优化分析。结果表明,该复合材料点阵夹芯结构具有优异的主动换热特性,且随着杆件倾角的增大,结构的换热效率提高,结构最高温度降低。     

微平板热管导热性能测试系统

为精确评价微平板热管的导热性能,搭建了微平板热管的热性能测试系统,该系统按功能主要分加热/冷却、信号测量、视觉采集和数据处理与记录等.为减少输入热量散失,整个测试系统在真空环境中进行,保证了热量能有效通过微平板热管输出.系统中测量了微平板热管的输入热流以及蒸发段、绝热段、冷凝段3部分的温度,通过计算得到热阻和当量导热系数两个热性参数.输入功率为2W时,对灌注工质和未灌注工质的微平板热管进行测试,结果显示:灌注工质的热管与未灌注工质的热管对比,导热系数大约提高3倍,热阻降低3.5倍.本文建立的测试系统可用于微平板热管的导热性测试及评价.     

太阳能热泵系统及其供热系数比较

新能源开发与节能是解决能源短缺的两种重要途径,太阳能热泵系统因其突出的节能与环保特点而具有美好和广泛的应用前景.文章介绍了太阳能热泵系统的基本组成,并对几种太阳能热泵系统进行了热力性能分析和比较.     

大功率LED器件散热技术与散热材料研究进展

随着LED(light emitting diode)器件功率的增大,造成结温升高并导致LED器件可靠性和使用寿命明显降低。因此开发高效、低成本,且可靠性高的散热技术与散热材料已成为大功率LED器件研发领域的一个重要研究方向。从LED芯片结构设计、辅助散热装置及封装散热材料的设计与选用这3个方面对大功率LED器件的散热技术与散热材料研究进展进行了综述。