泡沫金屬等效熱輻射特性及其預測方法

《泡沫金屬等效熱輻射特性及其預測方法》是依託哈爾濱工業大學，由趙軍明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：泡沫金屬等效熱輻射特性及其預測方法
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙軍明

項目摘要

本申請項目泡沫金屬等效熱輻射特性及其預測方法，主要研究不同孔隙結構及孔隙率下泡沫金屬的等效熱輻射特性預測模型和方法，分析孔隙幾何特徵對泡沫金屬等效熱輻射特性參數的影響機制和規律，建立由孔隙幾何特徵和金屬材料特性計算泡沫金屬等效熱輻射特性的計算關聯式。研究中直接從求解電磁輻射的Maxwell方程組入手建立通過孔隙幾何特徵來預測泡沫金屬等效熱輻射特性的模型，這可以充分考慮偏振、衍射、相干效應的影響。研究意義：泡沫金屬等效熱輻射特性的預測是泡沫金屬結構熱分析和結構設計亟待解決的一個關鍵問題，在航空、航天、汽車等領域有重要套用。

結題摘要

本項目旨在建立不同孔隙結構及孔隙率下泡沫金屬的等效熱輻射特性預測模型和方法，揭示熱輻射在不同孔隙結構特徵的泡沫金屬介質內的傳遞機理，並分析不同的孔隙幾何特徵對泡沫金屬熱輻射特性參數的影響規律。結合研究計畫，本項目發展了基於電磁理論對微孔泡沫金屬的光譜輻射特性進行預測的模型和方法，分析了熱輻射在不同尺度參數的泡沫金屬元胞內的傳遞機理。對單元胞、單層及多層泡沫鋁在紅外波段的光譜輻射特性進行了計算。分析了元胞結構、孔隙率、入射角度、平面波極化方式、元胞層數對泡沫鋁光譜輻射特性的影響。對多種泡沫金屬樣品在不同入射方向下的表觀光譜雙向反射分布函式（BRDF）進行了實驗測量。建立了基於多角度入射BRDF的輻射特性參數反演模型，通過反演獲得了不同孔隙率的泡沫銅、泡沫鐵鎳及泡沫鎳樣品的吸收係數、散射係數及散射相函式。對考慮熱輻射效應的泡沫金屬高溫有效導熱係數進行了研究。分析了孔隙結構、孔隙率、孔隙尺寸、溫度等因素對有效導熱係數的影響規律。研究了當試樣厚度與其內部孔隙尺寸接近時其高溫等效導熱係數的尺寸效應。提出了一個簡化模型來分析不同樣品厚度下輻射與導熱耦合效應對有效導熱係數的影響，進而了解尺寸效應的形成機理。對泡沫金屬輻射特性及輻射傳輸分析方法進行了研究。基於T矩陣法提出了一種可分析大尺度參數泡沫金屬單元胞散射特性的多球近似方法。提出了一個新的具有較好數值特性的二階輻射傳遞方程用於輻射輸運問題的求解。發現了傳統最小二乘有限元法求解輻射傳遞方程的一個缺陷問題。發展了一種有限元\有限體積混合方法用於求解非均勻梯度折射率介質內的輻射傳遞。本項目已發表論文15篇，完成碩士學位論文2篇。發表論文中SCI檢索論文3篇，EI檢索論文7篇（含3篇已錄用EI刊源論文），國際會議論文2篇，國內會議論文5篇。