納米復(fù)合隔熱材料等效導(dǎo)熱系數(shù)辨識(shí)結(jié)果
2020-04-14 09:52:58??????點(diǎn)擊：2508
納米復(fù)合隔熱材料等效導(dǎo)熱系數(shù)辨識(shí)結(jié)果
基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)（圖2），對(duì)納米復(fù)合隔熱材料在氮?dú)鈿夥?、常壓、常溫?090K范圍內(nèi)等效導(dǎo)熱系數(shù)獨(dú)立進(jìn)行10次辨識(shí)并取均值，所得結(jié)果見圖6（a），其中的誤差限體現(xiàn)10次獨(dú)立辨識(shí)所得結(jié)果的方差水平?？梢姷刃?dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高呈非線性上升趨勢(shì)，介于0.027~
0.043W/（m·K）。文獻(xiàn)[12]報(bào)道與本文成分、各成分的份額、材料的孔隙率等參數(shù)均相近的納米復(fù)合隔熱材料在常壓、300~1000K范圍內(nèi)的等效導(dǎo)熱系數(shù)理論預(yù)測(cè)結(jié)果，其中預(yù)測(cè)過程中材料的微觀結(jié)構(gòu)基于DLCA（diffusion-limited cluster-cluster aggregation）方法建立，材料的輻射特性基于常溫下其成分的光學(xué)性質(zhì)和Lorenz-Mie散射理論計(jì)算而得。本文的辨識(shí)結(jié)果比文獻(xiàn)[12]中報(bào)道的理論預(yù)測(cè)結(jié)果普遍低20%~35%，造成該現(xiàn)象的原因可能包括：1）本文用于實(shí)驗(yàn)測(cè)量的納米復(fù)合隔熱材料內(nèi)可能存在未知熱性質(zhì)的雜質(zhì)；2）文獻(xiàn)[12]中基于DLCA方法生成的納米復(fù)合隔熱材料微觀結(jié)構(gòu)與本文測(cè)試樣件的真實(shí)結(jié)構(gòu)之間存在差異；3）由于高溫光學(xué)性質(zhì)缺乏，且不同文獻(xiàn)報(bào)道的SiC材料在常溫下的光學(xué)性質(zhì)差異[2324]，因而，基于SiC塊材在常溫下的光學(xué)性質(zhì)和Lorenz-Mie散射理論可能無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)獲取納米復(fù)合隔熱材料中SiC遮光劑在不同溫度下的輻射特性，從而影響等效導(dǎo)熱系數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果。圖6（b）所示為基于辨識(shí)獲得的等效導(dǎo)熱系數(shù)求解方程（1）所得材料在x=L/2位置處的瞬態(tài)溫度與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量瞬態(tài)溫度的對(duì)比情況。可見，二者吻合良好，在不同時(shí)刻下的偏差不超過
1.0%，說明辨識(shí)獲取的等效導(dǎo)熱系數(shù)參數(shù)可用于納米復(fù)合隔熱材料瞬態(tài)熱特性的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
基于實(shí)驗(yàn)測(cè)量瞬態(tài)溫度數(shù)據(jù)（圖2），對(duì)納米復(fù)合隔熱材料在氮?dú)鈿夥?、常壓、常溫?090K范圍內(nèi)等效導(dǎo)熱系數(shù)獨(dú)立進(jìn)行10次辨識(shí)并取均值，所得結(jié)果見圖6（a），其中的誤差限體現(xiàn)10次獨(dú)立辨識(shí)所得結(jié)果的方差水平?？梢姷刃?dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高呈非線性上升趨勢(shì)，介于0.027~
0.043W/（m·K）。文獻(xiàn)[12]報(bào)道與本文成分、各成分的份額、材料的孔隙率等參數(shù)均相近的納米復(fù)合隔熱材料在常壓、300~1000K范圍內(nèi)的等效導(dǎo)熱系數(shù)理論預(yù)測(cè)結(jié)果，其中預(yù)測(cè)過程中材料的微觀結(jié)構(gòu)基于DLCA（diffusion-limited cluster-cluster aggregation）方法建立，材料的輻射特性基于常溫下其成分的光學(xué)性質(zhì)和Lorenz-Mie散射理論計(jì)算而得。本文的辨識(shí)結(jié)果比文獻(xiàn)[12]中報(bào)道的理論預(yù)測(cè)結(jié)果普遍低20%~35%，造成該現(xiàn)象的原因可能包括：1）本文用于實(shí)驗(yàn)測(cè)量的納米復(fù)合隔熱材料內(nèi)可能存在未知熱性質(zhì)的雜質(zhì)；2）文獻(xiàn)[12]中基于DLCA方法生成的納米復(fù)合隔熱材料微觀結(jié)構(gòu)與本文測(cè)試樣件的真實(shí)結(jié)構(gòu)之間存在差異；3）由于高溫光學(xué)性質(zhì)缺乏，且不同文獻(xiàn)報(bào)道的SiC材料在常溫下的光學(xué)性質(zhì)差異[2324]，因而，基于SiC塊材在常溫下的光學(xué)性質(zhì)和Lorenz-Mie散射理論可能無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)獲取納米復(fù)合隔熱材料中SiC遮光劑在不同溫度下的輻射特性，從而影響等效導(dǎo)熱系數(shù)的預(yù)測(cè)結(jié)果。圖6（b）所示為基于辨識(shí)獲得的等效導(dǎo)熱系數(shù)求解方程（1）所得材料在x=L/2位置處的瞬態(tài)溫度與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量瞬態(tài)溫度的對(duì)比情況。可見，二者吻合良好，在不同時(shí)刻下的偏差不超過
1.0%，說明辨識(shí)獲取的等效導(dǎo)熱系數(shù)參數(shù)可用于納米復(fù)合隔熱材料瞬態(tài)熱特性的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
