高导热材料非均匀分布对[火积]耗散率最小化矩形单元体构形的影响

应用构形理论和[火积]理论,研究矩形单元构造体内变截面高导热材料的非均匀分布问题,导出构造体内高导热材料非均匀分布时的[火积]耗散率,得到[火积]耗散率最小时高导热材料的最优分布,并采用释放上一级构造体最优约束方法对构造体散热性能开展进一步优化。结果显示:对于一级构造体,各单元体内的高导热材料均匀分布(每个单元体内的高导热材料用量相等)时,其[火积]耗散率最小;随着构造体级数的增加,高导热材料仍为均匀分布时,结果与一级构造体的相同,与最大温差最小时高导热材料非均匀分布的结果不同。通过释放上一级构造体最优约束可以进一步降低构造体[火积]耗散率,如三级矩形单元构造体释放该约束后其[火积]耗散率降低41.93%。理论结果对工程实际散热设计具有一定的理论指导意义。

陶瓷相结合粉煤灰漂珠轻质隔热材料的制备及性能研究

以钾长石和粉煤灰漂珠为主要原料,矾土为调质剂,在空气气氛下经900~1150℃保温1 h制备得到轻质隔热材料,并研究了烧成温度与矾土含量对轻质隔热材料服役性能的影响规律及作用机理。结果表明,通过提升烧成温度或增加矾土含量,能够有效优化轻质隔热材料的常温物理性能。当烧成温度为1100℃、调质剂矾土质量分数为20%时,试样具有最佳物理性能,其体积密度约为(0.97±0.01)g·cm^(-3),真气孔率约为(63.7±0.5)%,常温耐压强度达到(9.42±0.21)MPa,同时其300℃和600℃下的高温热导率分别约为0.147 W/(m·K)和0.229 W/(m·K),与一般轻质隔热材料相比同样具有优异服役性能,且制备成本较低。