多孔铝骨架/复合相变材料温控性能研究

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打印制备多孔铝骨架,再采用水浴灌注法将石蜡灌注到多孔铝骨架中,制备出多孔铝骨架/复合相变材料(AS-PCM)。通过实验探究了95%、85%、75%3种孔隙率的温控性能。实验结果表明,添加多孔铝骨架可增强PCM的热传递,从而降低热源温度。在较大的功率下,AS-PCM对传热的改善更为明显。熔化完成前,低孔隙率AS-PCM热沉的底部温度和温度梯度更低,使用多孔铝骨架代替泡沫金属,为提高PCMs的导热性能提供了了新的多孔金属基体。

多孔铜纤维骨架复合相变材料制备及温控性能研究

相变材料储热密度大的优点在电子器件热管理系统上具备很大的应用潜力,但导热率低这一属性极大削弱了其在相变过程中的传热效率,影响了在热管理领域的应用范围。针对以上问题,以石蜡作为相变材料,通过多齿刀具加工出连续铜纤维,制备出具备高导热率的铜纤维多孔纤维骨架,再用水浴法将其嵌入石蜡相变材料内部,制备出多孔铜纤维骨架复合相变材料(MFPCM)。通过实验探究了高度为10 mm、15 mm、20 mm复合相变材料的温控性能。实验结果显示高度为10 mm、15 mm、20 mm MF-PCM的温控时间分别为505 s、615 s、724 s,根据不同应用场景选择MF-PCM高度。此外,临界温度为60℃时,在低输入功率情况下,20 mm高度的MF-PCM温控效果更显著;高输入功率时,不同高度MF-PCM温控效果相差不大,优先选择高度更低的MF-PCM以节约成本。在临界温度为90℃时,高度为20 mm的MF-PCM表现出优异的温控性能。

高效翅片管的加工及传热性能的研究进展

翅片管是换热器的关键传热元件,近年来获得了迅速的发展。本文综述了传热管表面热结构加工方法及存在的不足,并综述了翅片管的成形工艺模拟和传热实验的研究现状,在此基础上,分析了换热器的发展趋势及三维翅片管的应用。

基于DIC的H60黄铜缺口力学性能研究

为研究缺口对金属材料力学性能的影响,以供水管道用H60黄铜缺口件为研究对象,基于正交试验的设计方法进行试验,采用三维数字散斑变形应变测量系统和万能拉伸试验机,测量并分析了黄铜的抗拉强度、屈服强度等力学性能参数及应力应变曲线,得到了在板材颈缩处的应变场与位移场。分析试验得到的数据,对Johnson-Cook本构模型的材料参数进行标定,最后将Johnson-Cook本构模型的材料参数应用于ABAQUS软件的动力显式分析中,模拟拉伸试验的过程,与三维数字图像相关法得到的数据作了全场对比,结果误差在允许范围内,验证了模拟的可行性与实用性。

熔融沉积成型机理与抗弯力学性能实验研究

为了认识熔融沉积成型机理,获得实验条件下打印零件的力学性能,该文使用ABS材料在不同成型温度下制备试样,并对试样做抗弯试验,获得了ABS材质在不同成型温度下的抗弯峰值力,并估算出成型件层间黏结的强度值。通过分析FDM试样的抗弯峰值力参数,验证了FDM成型的机理,获得了试样的抗弯峰值力数据。最后对比了ABS材质和PLA材质抗弯峰值力,由实验结果可知ABS材质成型温度提高对样件的力学性能更有利,PLA材质的层间结合力高于ABS材质,工艺性更好。

立式粉磨机立柱模态与谐响应分析

以立式粉磨机立柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS对立柱进行模态分析,得到立柱的固有频率和相应的主振型。为了解各阶频率对结构响应情况,对立柱进行了谐响应分析,得到立柱可能在27 Hz附近发生共振。根据分析结果对立柱进行改进,使得立柱第1阶固有频率提高到28.66 Hz,立柱第2阶固有频率提高到29.91 Hz,有效地避免了共振的发生。研究结果为提高立式粉磨机立柱的动态性能及再设计提供了理论依据。

不同刻蚀条件对铜基表面微结构的表面润湿性能影响

采用60°螺纹车刀对铜棒的端面进行车削加工以获得规则可控均匀的表面微观结构,并结合化学刻蚀和高温氧化构建纳米薄膜以及正十八烷基硫醇修饰的方法来制备铜基超疏水表面。研究刻蚀时间以及刻蚀温度对铜基表面微结构的表面润湿性能的影响。经扫描式电子显微镜(SEM)观察车削加工后表面微观结构和光学接触角测量仪测量铜基超疏水表面的静态表观接触角,结果表明,铜基表面能形成沟壑状并且呈螺旋形均匀分布的亚微米或纳米级别的粗糙结构,铜基超疏水表面静态表观接触角大小随刻蚀时间和刻蚀温度的增加而增大,纳米薄膜覆盖范围随刻蚀时间和刻蚀温度的增加而增大。铜基超疏水表面在化学刻蚀温度为75℃和刻蚀时间为60 min时获得最佳的超疏水性能,最佳静态表观接触角为165°。该超疏水表面制备方法的成本较低,效果相对较好,对超疏水表面的实际生产有一定的促进作用。

锥形内翅片管传热性能数值模拟研究

针对传统内螺纹翅片管的翅片高度较低,对热边界层的扰动较弱,传热性能不高等问题,基于计算流体力学理论,利用Fluent仿真软件,在雷诺数为10000~18000时,通过对内螺纹翅片管和一种锥形内翅片管数值模拟结果进行比较发现,锥形内翅片管的传热性能远高于内螺纹翅片管。此外,对锥形内翅片管的齿条数、翅片间距以及翅片高度分别进行数值模拟发现,当齿条数N=45时,锥形内翅片管的Nu值较大,约是光管的2倍;当翅片间距越小时,Nu值越大;在L=0.6 mm时,努塞尔数取得较大值,约为光滑管的1.6~1.9倍;高度h=0.7 mm时,努塞尔数有较大值,约是光滑管的1.95~2.01倍。结果表明,齿条数越多,翅片间距越小以及翅片高度越高的锥形内翅片管具有良好的传热性能。这种翅片管具有传热面积显著增大、翅高显著提高以及可以更好地破环热边界层等优点。通过比较不同的结构参数下对应的翅片管的摩擦因数、努塞尔数和综合评价指标等值,以寻求锥形内翅片管最佳的结构参数。