平板热管多孔毛细芯等效导热系数预测

作     者：丹聃 郭少龙 张扬军 李炜烽 谢翌 连红奎 曾泽智 诸葛伟林 钱煜平 DAN Dan;GUO ShaoLong;ZHANG YangJun;LI WeiFeng;XIE Yi;LIAN HongKui;ZENG ZeZhi;ZHUGE WeiLin;QIAN YuPing

作者机构：清华大学车辆与运载学院汽车安全与节能国家重点实验室北京100084 Laboratoire de MecaniqueModelisation&Procedes PropresL'Universite d'Aix-MarseilleMarseille M2P2France 重庆大学汽车工程学院重庆400044 北京微焓科技有限公司北京100084 

出 版 物：《中国科学：技术科学》 (Scientia Sinica(Technologica))

年 卷 期：2021年第51卷第1期

页      面：55-64页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0810[工学-信息与通信工程] 080702[工学-热能工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金“中国汽车产业创新发展联合基金”(批准号:U1864212) 汽车安全与节能国家重点实验室自主课题(编号:ZZ2019-051)资助 

主　　题：平板热管 多孔毛细芯 等效导热系数 分形模型 孔隙率 

摘      要：本文以平板热管多孔结构毛细芯为研究对象,深入分析了毛细芯等效导热系数的影响因素及变化规律.针对多孔毛细芯微观结构随机分布且固相骨架相连的特点,采用扩散受限聚集模型对多孔毛细芯进行三维重构,对受限空间气体热导率进行计算,并采用有限容积法对模型在稳态导热条件下的传热性能进行了数值计算,研究了在孔隙率和颗粒直径对多孔毛细芯等效导热系数的影响规律.研究表明,受限空间内气体导热系数远低于自由空间内的导热系数,标准大气压下仅为0.00986 W/m K;由于尺寸效应的影响,固体导热系数约为块材导热系数的0.9倍;经计算,毛细芯等效导热系数随孔隙率的增大呈减小趋势,且在颗粒直径越小的情况下变化越显著,如颗粒直径为40μm时,孔隙率0.4情况下的气固耦合等效导热系数为12.14 W/m K,约为孔隙率0.7时对应的导热系数(3.89 W/mK)的三倍;颗粒直径对多孔毛细芯导热系数影响显著,小孔隙率下等效导热系数随颗粒直径的增大而减小,大孔隙率情况下趋势相反.孔隙率为0.5的毛细芯等效导热系数与实验测试值偏差为12.1%,文章提出的模型适应性较好.