高孔隙率泡沫金属热分析与对流换热特性研究

本文主要探讨了泡沫金属的热分析，针对高孔隙率开孔泡沫金属这一特定材料类型，作者构建了一种结构简化几何模型。他们应用了热电比拟理论，这是一种将热传导与电导率进行类比的方法，以便在胞孔尺度上计算有效热导率。通过这种方法，研究人员得到了一个计算表达式，然后结合已有的实验数据对模型进行了修正，以提高其准确性和实用性。 文章的重点在于对金属泡沫内部三维矩形通道中空气流动的强制对流换热情况进行模拟研究。这种模拟有助于理解孔密度（即孔径大小）对换热效率的影响。实验结果显示，随着孔密度的增加（孔径减小），泡沫金属通道内的对流换热系数会有所提升，这是因为更密集的孔道提供了更多的热交换表面。然而，这同时也伴随着阻力的增大，因为流动阻力与孔隙结构紧密相关。 研究发现，提出的胞孔有效热导率修正模型在铝泡沫金属中展现出一定的适用性。结论指出，在保持相同孔隙率的情况下，低孔密度的泡沫金属在对流换热方面表现更优，因为它能在提升换热效率的同时，保持相对较低的阻力。这对于设计优化热管理系统，如散热器、保温材料或航空航天领域的热交换设备来说，具有重要的实际应用价值。 这篇论文不仅提供了理论计算方法，还通过数值模拟与实验验证，深入剖析了泡沫金属的热性能特性，为该领域的研究者和工程师提供了有价值的参考依据。对于理解和控制泡沫金属的热传递行为，这项工作具有显著的科学意义和工程应用前景。