基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

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基于孔尺度的泡沫金属强化相变储热材料传热性能数值模拟

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很多学者对泡沫金属的有效导热系数做了研究。在实验研究方面Sadeghi[1],Takegoshi[2],Fetoui[3],paek[4],Bianchi[5]等人测量了在泡沫铝6101中添加空气时的有效导热系数。Bhattacharya[6],Daga[7],Schmierer[8-9]等人测了在泡沫铝6101中添加水时的有效导热系数。张涛[10]用瞬态平面热源法对孔径为22.5 PPI、4种孔隙率的泡沫铜/石蜡复合材料的热物性进行了测量,结果表明,复合材料的导热系数和热扩散率因泡沫铜的加入而大幅提高。Xiao[11]用稳态法测量了孔径为25 PPI、不同孔隙率的泡沫镍/石蜡、泡沫铜/石蜡的有效导热系数。徐伟强[12]制备了由孔隙率为95%的泡沫镍和60#石蜡组成的复合相变材料,采用瞬态平面热源法测量了材料的有效导热系数,并针对泡沫金属基复合相变材料微观结构特征提出了立体骨架式相分布模型,并利用等效热阻法推导得到相应的有效导热系数的计算式。Khodadadi[13]分别用实验和数值模拟的方法研究了石蜡/碳泡沫的有效导热系数,数值模拟时,将石墨泡沫的结构简化为3D体心单元,实验验证时,采用稳态法测量在单一方向热流条件下试样两侧的温度。实验与模拟结果相吻合,而且多孔介质内部的对流换热可忽略不计。张涛[14]通过对泡沫金属结构的分析,将泡沫金属简化为二维循环扩展六边形网格形式,传热单元被分为9个导热层,在此基础上以热阻分析推导计算了泡沫铜、泡沫铝填充石蜡的有效导热系数。Boomsma和Poulikakos[15],Dul’nev[16],Singh和Kasana[17],Bhattacharya[6],Cheng[18]等研究者提出了多孔泡沫金属与空气和水复合时的有效导热系数估算公式。



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