熱輻射效應對泡沫金屬有效導熱系數的影響.pdf

1、作為一種新型的結構材料和功能材料，泡沫金屬由于其良好的機械性能和電磁性能已被廣泛應用于航空航天、機械、電子等領域。在其實際應用過程中常需綜合考慮包括其熱性能在內的多種物理特性，研究泡沫金屬有效導熱系數的和傳熱機理對其熱物性的理論預測以及泡沫金屬的設計具有重要實用價值。目前國內外對泡沫金屬內的導熱和對流傳熱已經展開了較為廣泛和深入的研究，但多數忽略了熱輻射效應。很多情況下泡沫金屬的使用溫度較高，熱輻射效應明顯，甚至占據了主導地位。由于高溫

2、下導熱與輻射傳熱的耦合效應，以及泡沫金屬結構的特殊性，使得影響泡沫金屬有效導熱系數和傳熱方式的因素多而復雜，從而給其高溫下熱物性的預測和傳熱性能的優(yōu)化設計帶來很大困難。因此本文對熱輻射效應對泡沫金屬的有效導熱系數和傳熱方式的影響展開了研究。
　　為便于泡沫金屬傳熱機理的分析，本文提出了一種多孔介質導熱-輻射耦合傳熱的簡化理論模型。通過相似性分析導出輻射傳熱影響有效導熱系數的一組無量綱參數，計算得到了這組無量綱參數對有效導熱系數和傳

3、熱方式的影響規(guī)律，并分析了其物理意義和影響機制。根據泡沫金屬的結構特點建立了簡化三維幾何模型，通過直接求解泡沫金屬內的導熱-輻射耦合傳熱，計算了其有效導熱系數，研究了孔隙率、孔隙尺寸、溫度等因素對有效導熱系數的影響規(guī)律。然后將簡化三維幾何模型下相應無量綱參數影響規(guī)律與簡化理論模型進行了對比驗證。
　　研究結果表明，高溫下導熱輻射比是影響有效導熱系數的最主要因素，邊界等溫系數和孔隙表面發(fā)射率直接影響溫度分布和耦合程度，有效導熱系數隨