非均質(zhì)多孔泡沫材料導熱性能的研究.pdf

1、多孔泡沫材料是一類由固體骨架以及大量孔隙組成的新型功能材料，孔隙結(jié)構(gòu)使泡沫材料具有高表面積、低密度等特征。隨著航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)以及通訊信息產(chǎn)業(yè)等迅猛發(fā)展，對材料提出更多的要求，包括優(yōu)良的熱性能，高機械強度、減震、電磁屏蔽等。多孔泡沫材料與常規(guī)金屬材料相比，可以更好的滿足這些要求，適應未來的發(fā)展，因此對其性能的研究尤為重要。
　　與通常的連續(xù)介質(zhì)相比，由于孔隙的存在，使多孔泡沫材料性能的預測變得復雜。目前大部分對泡沫材料性能的

2、研究都是基于均質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)模型，但實際的多孔材料大多是非均質(zhì)的，孔隙分布具有隨機性、非周期性等特點。本文用數(shù)值模擬的方法對非均質(zhì)泡沫材料的導熱過程進行模擬，研究孔隙結(jié)構(gòu)對泡沫材料導熱性能的影響。本文主要研究內(nèi)容包括：
　　對多孔泡沫的熱量傳遞形式進行分析，本文研究多孔泡沫材料的導熱過程，指出泡沫材料的有效導熱系數(shù)與孔隙率及孔隙結(jié)構(gòu)有關。非均質(zhì)多孔材料用均勻度描述其孔隙結(jié)構(gòu)的隨機性，均勻度越大材料結(jié)構(gòu)的隨機性越小，均勻度越小材料越不規(guī)

3、則。
　　本文用數(shù)值模擬的方法進行研究。定義適當?shù)膮?shù)，在均質(zhì)模型的基礎上實現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)的隨機分布。用ANSYS的APDL語言編程，實現(xiàn)高效的自動化批量建模，建立合適的二維、三維計算模型。模擬石墨泡沫的導熱過程，計算其有效導熱系數(shù)，分析模擬結(jié)果得到有效導熱系數(shù)與均勻度及孔隙率的影響關系。
　　根據(jù)理論分析及模擬結(jié)果，對非均質(zhì)泡沫材料有效導熱系數(shù)進行擬合。綜合考慮，提出相對有效導熱系數(shù)的冪函數(shù)形式。
　　本文還測量了三種泡