氣孔分布對多孔隔熱材料有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響及優(yōu)化.pdf

1、在全球經(jīng)濟和工業(yè)飛速發(fā)展的背景下，多孔隔熱材料因其節(jié)能降耗的巨大潛力成為研究的熱點，而有效導(dǎo)熱系數(shù)是表征其隔熱效果的重要指標(biāo)。本文基于多孔材料的微結(jié)構(gòu)與傳熱基本理論，采用數(shù)值模擬結(jié)合實驗的方法，建立了多孔材料微結(jié)構(gòu)模型，用商業(yè)軟件結(jié)合個人編程，分析了熱輻射對有效導(dǎo)熱系數(shù)的貢獻，研究了孔位置、孔尺寸非均勻分布及孔形貌對材料有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響，并基于最優(yōu)控制理論，用MATLAB軟件對孔分布進行了最優(yōu)化設(shè)計，對多孔隔熱材料的設(shè)計與制備具有理論

2、指導(dǎo)意義。論文取得了如下主要結(jié)論:
　　(1)采用導(dǎo)熱/輻射復(fù)合傳熱模型計算了多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)，取得了與實驗一致的結(jié)果。材料的氣孔率越高，孔徑越大，熱輻射對導(dǎo)熱系數(shù)的貢獻越大，氣孔率為67％的莫來石材料，溫度高于1873K時，輻射熱流占總熱流的50％以上，成為影響導(dǎo)熱系數(shù)的一個主要傳熱方式。
　　(2)引入孔位置偏心因子c、孔徑偏離因子b與氣孔孔徑標(biāo)準(zhǔn)差σ描述剛玉質(zhì)多孔材料中孔的非均勻分布程度。對于氣孔率低于50％的材料，孔

3、非均勻分布有利于降低其導(dǎo)熱系數(shù);對于氣孔率高于50％的材料，低溫下孔非均勻分布有利于降低其導(dǎo)熱系數(shù)，高溫下孔分布對導(dǎo)熱系數(shù)的影響復(fù)雜，孔徑小于0.1mm時，孔非均勻分布有利于降低導(dǎo)熱系數(shù)，孔徑大于0.1mm時，孔非均勻分布使導(dǎo)熱系數(shù)增加。
　　(3)分別用正八面體孔、正二十面體孔與球形孔模型分析了孔形貌對剛玉質(zhì)多孔材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)在氣孔率相同時，隨孔球形度降低，導(dǎo)熱系數(shù)下降，與球形孔材料相比，具有正八面體孔和正二十面體孔材