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低温真空下接触热阻温差的理论分析

引用

低温与超导 2001年第4期29卷 56-59页

作者：张存泉徐烈赵兰萍孙恒上海交通大学低温研究和测试中心上海200030 同济大学热能工程系上海200092

针对低温真空条件下 ,半无限长圆柱间的接触热阻温差进行了理论分析 ,并得到了一些有用的近似计算公式 ;同时通过与有关文献结果进行对比 ,证明文中的分析近似具有相当的准确度。

关键词：低温真空接触热阻理论分析传热学温差半无限长圆柱热流收缩

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仪器设备表面接触热阻的表征与预测研究

仪器设备表面接触热阻的表征与预测研究

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作者：吕金鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

接触热阻是衡量不同设备接触面、元件界面间热传递效率的关键参数，在电子封装、航空航天技术、能源动力、机械制造等众多工程领域中十分重要。同时，接触热阻也是仪器设备热环境分析所需的基础数据。然而设备表面是通过不同加工方式得... 详细信息

接触热阻是衡量不同设备接触面、元件界面间热传递效率的关键参数，在电子封装、航空航天技术、能源动力、机械制造等众多工程领域中十分重要。同时，接触热阻也是仪器设备热环境分析所需的基础数据。然而设备表面是通过不同加工方式得到，各类加工方式导致其表面粗糙度、表面形貌差异明显。因此，基于具体加工方式所得粗糙面形貌，进一步研究接触热阻及其影响机制，对设备及元件的热特性分析具有重要意义。　　本文首先建立基于车削加工表面形貌的二维轴对称辐射-导热耦合传热模型，采用有限元方法进行模拟计算，研究不同材料、粗糙度的试件在一定接触面积比下所产生的接触热阻。同时，分析在接触界面附近的热流收缩现象，探讨材料导热系数、表面粗糙度、接触面积比对于热流收缩的影响规律。进一步，探究材料导热系数、表面粗糙度、接触面积比、热流方向等因素对接触热阻的影响规律。研究发现，接触试件导热系数对于接触热阻的影响程度最大，接触对中低导热试件起主要作用。通过接触热阻的多因素分析与参数表征，基于模拟数据，建立了该类接触热阻的预测关联式，预测精度在20%以内。　　基于上述模拟得到的接触热阻及部分文献中实验测量数据，将其作为样本数据，搭建BP神经网络预测模型。通过对预测模型优化器及超参数分析，合理选择隐藏层层数、学习率等超参数，实现在多参数下对接触热阻的预测评估，通过测试发现精度低于 12%。同时，基于“多厚度法”测量原理，对 304 不锈钢试件组在不同压力载荷下的接触热阻进行实验测量。根据各试件的表面粗糙度及导热系数测量数据，采用上述预测模型，对其接触热阻数值进行预测。另外，基于实验测量数据，对本文提出的预测关联式和BP神经网络预测模型进行可靠性验证，分析产生误差的原因。相比于拟合关联式，利用BP神经网络的预测精度要更好。　　考虑实际安装压力，发展建立了接触热阻分析的热-力耦合模型，构建了三维正弦粗糙和高斯白噪声函数随机粗糙两类表面，利用有限元法进行模拟，获得不同粗糙试件的位移、Von Miese应力、温度分布情况，研究了在法向压力载荷作用下试件位移、形变及接触热阻变化规律。

关键词：仪器设备接触热阻热流收缩 BP神经网络预测模型热-力耦合模型

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