界面热阻的三维动画仿真

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1、武汉理工大学硕士学位论文界面热阻的三维动画仿真姓名：许建凤申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈进2003.5.1武汉理工大学硕士学位论文摘要近年来，界面热阻一直是传热学中活跃的问题，同时也日渐成为科学研究和工程应用中一个不可忽视的因素。传统的研究思路即把接触界面看成是二维几何面，把接触界面热阻看成实际接触面积占总面积的一部分，热流在流经接触界面时产生收缩，从而导致界面热阻的产生。但事实上，从微结构低温工程学角度看，在两接触固体的界面处存在一层微米或纳米级厚度的低温界面层，该界面层的组织结构

2、和特性不同于两接触物体。低温界面层的存在是引起界面热阻的主要原因，因此从微结构低温工程学角度研究低温界面层的特性，界面层热阻和界面层上的热运输过程具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合国家自然科学基金项目，以两接触物体的三维界面层为研究的切入点，研究真空低温环境下三维界面层热阻的可视化仿真问题。文中首先对界面热阻的形成机理和影响因素进行了详细的分析，讨论比较了从粗糙表面的形貌、接触面的形变、接触点的热导热等方面对界面热阻进行宏观机理研究的经典模型，应用声失配理论对界面热阻进行了微观机理研究的新思路。指出

3、了应用微结构传热的新理论来研究界面热阻的必要性和紧迫性。最小二乘算法是一个经典的方法，随着计算机的普及和发展，它愈发显示了强大的生命力，在曲线拟合、曲线逼近、方差分析中广泛应用。本文提出用最小二乘拟合算法来拟合出真空低温环境下，Bi2223与AIN接触界面热阻与温度的关系模型以及Al与Al接触界面热阻与粗糙度的关系模型。通过开展界面热阻实验来验证仿真模型的正确性，并分析比较了实验数据与仿真数据的误差，提出了修正方法。7isualC++是Microsoft推出的匿向对象(OOP)的编程语言，现已成为程序设计的

4、主流。本文采用VisualC++语言开发了界面热阻的三维动画仿真软件，并与Access数据库接口，对仿真数据进行管理。软件具有：简洁美观的用户界面；分析处理实验数据；采用最小二乘算法拟合仿真模型；修改仿真参数得到仿真数据并存盘；绘制实时数据曲线(仿真曲线和实验曲线)；模拟了Bi2223与AIN接触界面的宏观传热过程以及微观载热子的流动过程等等。软件具有直观、可靠、美观、高效等特点。关键词：界面热阻：三维低温界面层；三维动画；微结构低温工程学：VisualC++；最小二乘算法武汉理工大学硕士学位论文Abstr

5、actInthepasttwenty—thirtyyears，interfacethermalresistance(ITR)hasbeenanactivityproblemofheatandmasstransfer．Simultaneity，itisbecominganimportantfactorthatcannotbeignoredinthescienceandengineering．Thetraditionalmethodofresearchisthatthecontactinterfaceisreg

6、ardedasplanargeometrylayerandtheinterfaceisthepartlyofrealtouchingareainwholearea．Therefore，Heatcurrentshrinkswhenitpassesthecontactinterface，whichleadstoITR．Butinfact，fromthepointofviewsofMicro-Nanocryogenics，thereisa3Dlowtemperatureinterraciallayer,which

7、presentsthecharacterofthicknessoftheorderofmicrometerornanometer．Thecrystalstructureandpropertiesofthisinterraciallayeraredifferentfromthatofthetwocontactsolids．The3DinterraciallayeristhemainreasonthatleadstoITR．Therefore，itisofgreatimportancebothinapplica

8、tionandtheorytOinvestigatethemicrostructarecharacteroftheinterfaciallayer,ITRandtheheattransportacrosstheinterraciallayerfromthepointofviewsofMicro·Nanocryogenics．TheprojectsaresupportedbyNationalNatureScienc