氣 凝 膠 是一種由固體骨架和氣體構(gòu)成的納米孔絕熱材料
2019-08-12 15:03:26??????點(diǎn)擊：1661
氣 凝 膠 是一種由固體骨架和氣體構(gòu)成的納米孔絕熱材料。因其具有高孔隙率、高比表面積、低導(dǎo)熱率等 特性，目前已成為航天航空及建筑等領(lǐng)城潛力的 防隔熱材料。 對(duì) 其 熱 特 性 進(jìn) 行 理 論 分 析 研 究 可以
為氣疑膠絕熱材料的熱設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供理論依據(jù)
納米顆粒均假定為相同尺寸。實(shí)際上．在納米隔熱材料中·顆粒 尺寸是隨機(jī)分布的，大小不一。為探索顆粒尺寸非均勻分布對(duì)氣凝膠材料導(dǎo)熱特性的影響．本文在考慮固體納米顆粒尺寸非均勻分布的基礎(chǔ)上．建立了氣疑膠氣固耦合導(dǎo)熱模型，進(jìn)一步開展了對(duì)氣疑膠導(dǎo)熱特性的研究。
物理與數(shù)學(xué)模型
氣凝膠氣固耦合導(dǎo)熱計(jì)算
基于 S.Q. Ze ngC3J提 出 的 結(jié) 構(gòu) 模 型 和 S i02 氣 凝 膠的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ，建立兩種 尺寸納米顆粒四棱柱結(jié)構(gòu)模迎．如圖 1 所示。小球顆粒直徑 d ,' 大 球 顆 粒 直 徑d z , 大球與小球數(shù)扯比/) : q . 模型結(jié)構(gòu)邊長(zhǎng) D。氣疑膠固體納米顆粒尺寸較小，其橫向與縱向?qū)嵯禂?shù)相差很小，因此 假定顆粒導(dǎo)熱各向同性。顆粒間接觸界面熱阻采用下式計(jì)算（見(jiàn)和參考。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣凝膠材料導(dǎo)熱特性做了一定的研究，ZengC3J 提出了氣疑膠材料氣固導(dǎo)熱的 3 種立方陣結(jié)構(gòu)模迎，利用 3 種模迎計(jì)算了氣凝膠氣固耦合導(dǎo)熱系數(shù)。魏高升[ 4 」發(fā) 展了氣疑膠復(fù)合材料導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型，并計(jì) 算 了 其 有 效 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 。
目前，納米隔熱材料氣固耦合導(dǎo)熱特性的研究中．式中，T 為界面溫度；S 為界面接觸面積；h 為普朗克常數(shù)；V1 為材料聲速，如 2 為界面聲子透射系數(shù)．界面兩側(cè)為同種材料時(shí) a 尸 z = 0.5。
基于以上結(jié)構(gòu)模擬，根據(jù)能量守恒及傅里葉導(dǎo)熱定1$. 可得氣疑膠導(dǎo)熱系數(shù)：
為氣疑膠絕熱材料的熱設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供理論依據(jù)
納米顆粒均假定為相同尺寸。實(shí)際上．在納米隔熱材料中·顆粒 尺寸是隨機(jī)分布的，大小不一。為探索顆粒尺寸非均勻分布對(duì)氣凝膠材料導(dǎo)熱特性的影響．本文在考慮固體納米顆粒尺寸非均勻分布的基礎(chǔ)上．建立了氣疑膠氣固耦合導(dǎo)熱模型，進(jìn)一步開展了對(duì)氣疑膠導(dǎo)熱特性的研究。
物理與數(shù)學(xué)模型
氣凝膠氣固耦合導(dǎo)熱計(jì)算
基于 S.Q. Ze ngC3J提 出 的 結(jié) 構(gòu) 模 型 和 S i02 氣 凝 膠的 微 觀 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ，建立兩種 尺寸納米顆粒四棱柱結(jié)構(gòu)模迎．如圖 1 所示。小球顆粒直徑 d ,' 大 球 顆 粒 直 徑d z , 大球與小球數(shù)扯比/) : q . 模型結(jié)構(gòu)邊長(zhǎng) D。氣疑膠固體納米顆粒尺寸較小，其橫向與縱向?qū)嵯禂?shù)相差很小，因此 假定顆粒導(dǎo)熱各向同性。顆粒間接觸界面熱阻采用下式計(jì)算（見(jiàn)和參考。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)氣凝膠材料導(dǎo)熱特性做了一定的研究，ZengC3J 提出了氣疑膠材料氣固導(dǎo)熱的 3 種立方陣結(jié)構(gòu)模迎，利用 3 種模迎計(jì)算了氣凝膠氣固耦合導(dǎo)熱系數(shù)。魏高升[ 4 」發(fā) 展了氣疑膠復(fù)合材料導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)模型，并計(jì) 算 了 其 有 效 導(dǎo) 熱 系 數(shù) 。
目前，納米隔熱材料氣固耦合導(dǎo)熱特性的研究中．式中，T 為界面溫度；S 為界面接觸面積；h 為普朗克常數(shù)；V1 為材料聲速，如 2 為界面聲子透射系數(shù)．界面兩側(cè)為同種材料時(shí) a 尸 z = 0.5。
基于以上結(jié)構(gòu)模擬，根據(jù)能量守恒及傅里葉導(dǎo)熱定1$. 可得氣疑膠導(dǎo)熱系數(shù)：
