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%。     

开槽对管内填充金属泡沫对流换热的影响

采用数值模拟方法建立计算机CPU翅片散热器相同尺寸的金属泡沫模型,研究了矩形管内插入金属泡沫后的流动和换热性能。研究表明,数值模拟结果与文献实验结果吻合较好;开槽深度对金属泡沫换热性能具有明显影响,在低雷诺数下,努塞尔数随着无因次高度H/D(开槽深度和迎风面水力直径比值)的增加而减小;在高雷诺数下,努塞尔数随着H/D的增加先增大后减小,H/D在0.146~0.438范围内,努塞尔数比不开槽金属泡沫的大。引入基于渗透率的雷诺数整理数据得到了管内填充开槽金属泡沫的强制对流换热准则方程。     

泡沫金属填充率对相变材料强化换热的机理研究

本文基于石蜡和泡沫金属铜制备了复合相变蓄热材料,设计并搭建了可视化蓄热实验装置,分析了泡沫金属铜填充率对石蜡蓄热过程的强化传热机理。实验结果表明：当泡沫金属铜的填充率从0增至2.13%时,复合相变蓄热材料的融化时间从901 s缩短至791 s,缩短了12.21%;当泡沫金属铜的填充率为2.13%时,石蜡内部的温度梯度最小,为22.52 K。此外,随着泡沫金属铜填充率的增加,复合相变蓄热材料的蓄热量从15 932 J减小至13 296 J,减少了16.55%,蓄热速率先减小后增大,分别为18.41、18.33、18.64、19.13 J/s,当泡沫金属铜的填充率为0.99%时,蓄热装置中石蜡的蓄热量为14 539 J,蓄热速率为18.52 J/s,蓄热装置的蓄热性能较好。     

泡沫金属——高分子聚合物的复合体机械阻尼性能研究

本文研究了泡沫金属和同分子聚合物形成的复合体机械阻尼性能，结果表明它是一种内耗值Ｑ＾－１极高的阻尼材料，其阻尼特征表现为与应变振幅密切相关而与频率无显著关系的非线性内耗。同时研究了泡沫金属孔隙结构对复合体内耗值的影响关系，并对实验结果进行了讨论。     

发展中的新型多孔泡沫金属

在研究工作的基础上,评述了具有较大孔径、高孔隙率的新型多孔泡沫金属的结构、物理功能特点、应用前景及其发展趋势。     

多孔泡沫金属中指数规律变热流平板表面的层流对流传热分析

采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型和局部非热平衡传热模型(双温度模型),对指数规律变热流密度条件下的多孔泡沫金属中平板表面的层流对流传热进行了分析,并得出了平板表面的热边界层的厚度和局部的对流传热系数的表达式。结果发现:平板表面的热边界层的厚度发展沿流动方向逐渐增大,但是增大的趋势由迅速趋向平缓;局部对流传热系数沿流动方向逐渐减小,而后趋于稳定。最后推导出了局部的对流传热Nusselt数的准则方程。     

自然对流对泡沫金属复合相变储能的影响实验研究

制作了四面绝热的泡沫金属/石蜡复合相变储热装置,在不同功率密度下分别对存在自然对流和不存在自然对流两种情况下装置的固-液相变储热过程进行了对比实验研究.整理绘制了在不同加热功率下的温度-时间曲线,并采用常热流边界条件下半无限大物体熔化过程的数学解对实验件受热面温度进行了模拟,结果表明在大功率密度情况下从底部加热会形成较为明显的自然对流,并且自然对流的存在增强了储热装置的内部传热,储热效率提高为原来的1.38倍,在5000W/m2功率下热源最大温度比原来低26℃.     

软硬交错金属空心球泡沫动力学性能研究

通过控制点阵结构中不同阵点位置空心球的软硬程度建立了交错金属空心球泡沫模型。在此基础上,对比研究了不同冲击条件下,均匀和各种交错金属空心球泡沫的动力学响应特性。重点分析了软硬空心球排布方式对金属空心球泡沫动力学性能的影响。研究结果表明,通过对软硬空心球排布方式的控制,材料可以在一定范围内根据外载条件进行自主调节,以控制金属空心球泡沫内的应力分布,提高了金属空心球泡沫的能量吸收效率。软硬交错空心球模型的建立为实现金属空心球泡沫的自适应设计提供了新的思路。     

泡沫金属吸声材料的研究

泡沫金属是一种新型多孔材料,由于发泡作用在其内部形成无数单独的气泡,并分布在连续的金属相中,构成蜂窝状空隙结构,它把连续相金属的特性如强度大、导热性好、耐高温等与分散相空气的特性如阻尼性、隔离性、绝缘性、消声减震性等有机地结合在一起.因此,具有许多优良性能,在分离工程、新能源材料、储存材料、热交换材料、催化载体及隔焰、防爆、阻燃、消声减震等装置中得到广泛应用.泡沫金属最早由美国Ethyl公司在60年代开始研究,日本也在70年代开始研制,     

泡沫金属夹层板自冲铆接头的疲劳性能及失效机理

对铝合金自冲铆接头及泡沫金属夹层结构自冲铆接头进行疲劳实验,通过三参数经验公式采用S-N曲线拟合法绘制接头的F-N曲线,分析接头的疲劳寿命及泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响;采用扫描电子显微镜对接头的疲劳失效断口进行观测,分析其微观失效机理。结果表明:泡沫金属夹层缩短了自冲铆接头的疲劳寿命,不同泡沫金属夹层对自冲铆接头疲劳性能的影响具有差异性,在高疲劳载荷下泡沫铜夹层接头疲劳性能更优。三组接头疲劳失效形式都为下板断裂,在高疲劳载荷下裂纹易在铆扣区域萌生,在中低疲劳载荷下裂纹萌生于下板一侧,沿铆扣区域下侧向板材另一侧扩展。     

泡沫金属结构对流动沸腾换热特性的影响

随着航空航天领域的发展采用沸腾换热的高效换热技术越来越受到关注,泡沫金属具有比表面积大、导热系数高的优点,可以强化流动沸腾换热的效果.本文在实验工况为孔密度10～40 PPI,干度0.1～0.9,质流密度90～180 kg/(m2·s),热流密度12.4～18.6 kW/m2的条件下,研究了表面润湿性为未改性和疏水改性...     

泡沫金属结构对池沸腾换热特性的影响

本文实验研究了制冷剂在不同结构泡沫金属表面的池沸腾换热特性。测试样件为泡沫铜,样件结构涵盖不同的孔密度(5～40 PPI)、孔隙率(0. 90、0. 95)与厚度(4～8 mm)。实验结果表明,孔密度为40 PPI泡沫金属比5 PPI泡沫金属最大表面传热系数提升了26. 4%;随着厚度增大,泡沫金属池沸腾换热先增强后减弱;孔隙率为0. 90泡沫金属比0. 95泡沫金属最大表面传热系数高13. 2%。根据实验结果,开发了制冷剂在不同结构泡沫金属表面池沸腾传热关联式,关联式与95%实验数据的误差在±30%以内,平均误差为12. 2%。     

泡沫铝填充薄壁金属管结构冲击吸能特性研究

目的 为了研究静动态加载下泡沫铝填充薄壁金属管结构吸能特性随泡沫铝密度的变化规律。方法利用材料试验机对3种不同密度的泡沫铝填充薄壁金属管结构进行准静态压缩,利用Taylor–Hopkinson实验装置对相同结构进行动态压缩实验,基于电测和光测法获得结构的静动态压缩载荷位移曲线,对载荷位移曲线进行积分得到结构的静动态吸能特性。结果 准静态压缩下,随着泡沫铝密度的增加,泡沫铝填充薄壁管结构能量吸收能力近似成指数增加。动态压缩下,结构能量吸收能力随泡沫铝密度增加先保持不变后增加。结论 准静态压缩下,在薄壁金属管中添加泡沫铝能明显增加泡沫铝填充薄壁金属管结构能量吸收能力,但在动态压缩下,低密度泡沫铝的添加无益于增加结构的能量吸收能力,为增加薄壁金属管的吸能能力需要求泡沫铝的密度超过一定值。     

质子交换膜燃料电池用金属双极板表面改性的研究进展

双极板是质子交换膜燃料电池(PEMFC)的重要组成部分,起收集传导电流、分隔氧化剂和燃料以及支撑电池堆等作用,占整个电池质量和成本的很大比重。目前PEMFC双极板材料主要有石墨、金属及相关复合材料。与其他双极板相比,金属双极板因具有导电导热性好、机械强度高、易加工和成本低等优点而受到重视,但其面临腐蚀及表面层钝化影响电池性能等问题。为此,国内外研究者对金属双极板的表面改性开展了广泛的研究,并取得了很大进展。     

Mg-Cu-Y基大块金属玻璃的研究进展

综述了近几年来Mg-Cu-Y基大块金属玻璃在玻璃形成能力和性能上的研究进展,阐述了各种合金化元素对提高玻璃形成能力和性能的作用机理,并提出了Mg-Cu-Y基多元非晶合金成分的选择依据.最后分析了Mg基大块金属玻璃目前存在的问题,并就以后Mg基非晶合金的发展动向进行了展望.     

金属换热器防腐技术研究进展

全面介绍了目前国内外换热器的防腐技术和方法,并对各种技术进行综合评价与比较.环保、低成本、高效率地提高换热器的耐蚀性能是换热器防腐技术的前进方向.因此,面对现代化工业和市场对换热器耐蚀性能要求的不断提高,综合各种防腐技术是解决换热器腐蚀问题的首选方法,改善电镀和化学镀非晶态镀层工艺问题、进一步提高非晶态镀层质量和沉积钛镀层的研究应是努力的方向.     

用于空间绿色发动机蓄换热的泡沫镍材料的性能研究

针对空间绿色单组元发动机热启动工况,搭建了蓄换热实验装置,研究了泡沫镍的厚度、孔密度、体密度等参数对其与流动介质瞬时换热能力的影响。研究表明,泡沫镍的瞬时换热能力随厚度的增加而增强;在孔密度较小时(20~70PPI),比表面积是影响泡沫镍的瞬时换热能力的关键因素,瞬时换热能力随孔密度和体密度的增加而增强;在孔密度较高时(100PPI),流阻成为影响泡沫镍的瞬时换热能力的主要因素,泡沫镍的瞬时换热能力大幅增强,但随体密度的增加变化不明显。搭建了强制对流条件下泡沫材料流阻实验装置,测量和比较了泡沫镍与催化剂的流阻,发现泡沫镍的流阻随孔密度和体密度的增加而增大,所有泡沫镍的流阻均小于催化剂的流阻。从实际应用角度看,应综合考虑蓄换热实验、点火实验结果和对泡沫金属的力学性能要求等多项因素来选择泡沫金属的参数。     

Ce-Ga-Cu系非晶合金的热力学研究

通过差示扫描量热仪(DSC)利用三线法求出Ce_(70)Ga_xCu_(30-x)(x=4,6,10,12,15)系非晶合金过冷液体、熔体和晶体的热容及液体和晶体的热容差(ΔCP),并计算出液体相对于晶体的过剩焓(ΔHexc)、过剩熵(ΔSexc)和Gibbs自由能之差(ΔGl-s)。结果显示,对应于Ce-Ga-Cu系非晶合金低的玻璃转变温度(Tg),其液体的Kuazmann温度(TK)也较低。Ce-Ga-Cu系非晶合金的热力学参数ΔHexc、ΔSexc和ΔGl-s都随着Ga含量的增加而减小,这与玻璃形成能力(GFA)的变化趋势不相符。这说明对于Ce-Ga-Cu非晶合金体系,热力学驱动力不是控制非晶形成的主要因素,其他因素(比如动力学因素)可能是形成能力的关键因素。