介观尺度下纤维导热预测及实验研究

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1、第49卷第4期2017年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．49NO．4Aug．2017DOI：10．16356／j．1005—2615．2017．04．018介观尺度下纤维导热预测及实验研究张驰阚安康孟闯郭志鹏曹丹(上海海事大学商船学院，上海，201306)摘要：在材料内部气压低于100Pa时，玻璃纤维、陶瓷纤维等芯材与泡沫类、粉末类芯材相比，其导热系数最小。为了研究纤维导热性能的影响因素，基于随机参数原理构造纤

2、维的内部结构，结合格子波尔兹曼方法(Lattice-Bohzmannmethod，LBM)分析了纤维直径、纤维长度及孔隙率对于导热系数的影响。然后将模拟结果与实验结果进行对比，结论表明两者吻合性良好，证明本文所采用的方法可以有效地预测纤维导热系数。关键词：纤维芯材；空间拓扑结构；格子波尔兹曼方法；有效导热系数中图分类号：TPl81；TP277文献标志码：A文章编号：1005—2615(2017)04—0574～06ExperimentalStudyandThermalConductivityPredictiono

3、fFiberinMesoscaleConditionZHANGChi，KANAnkang，MENGChuang，GUOZhipeng，CAODan(MerchantMarineCollege，ShanghaiMaritimeUniversity，Shanghai，201306，China)Abstract：Thethermalconductivityofglassfiberandceramicfiberisthelowestcomparedwithfoamandpowdercorematerialswhenint

4、ernalpressureofthematerialislessthan100Pa．Inordertostudytheimpactfactorsofthermalpropertiesoffiber，theinternalstructureoffiberisconstructedbasedontheprincipleofrandomparameter，andeffectsoffiberdiameter，fiberlengthandporosityonthermalconduc—tivityareanalyzedby

5、combiningwithLattice—Bohzmannmethod(LBM)．Moreover。thesimulationre—suhsarecomparedwithexperimentalresults，andresultsshowthatsimulationandexperimenthaveagoodagreementwitheachother，whichindicatesthatthemethodusedinthispapercanpredictthether—realconductivityoffib

6、ereffectively．Keywords：fibercorematerial；spatialtopology；Lattice—Bohzmannmethod；effectivethermalconduc—tivity随着经济的快速发展，中国已成为能源消耗大纤维的热阻最大，隔热效果最好心]。表1为不同骨国，而因制冷供热消耗掉的能源占全部能耗的架材料的导热系数，微纤维玻璃棉的导热系数最30％左右[1]。在材料内部真空度低于100Pa时，低，是目前真空绝热板中普遍采用的芯材&3。表1不同骨架材料的导热系数Tab．1T

7、hermalconductivityofdifferentmatrixmaterials骨架材料岩棉萎茎磊玻璃棉淼薹羹三翥石棉硅酸淅维有效导热系数／，．、o．040～0．0440．0220．03～O．040．031～O．0470．0430．0460．045(W·(m·K)-1)’。基金项目：上海市自然科学基金(15ZRl419900)资助项目；中国博士后科学基金(2016M590385)资助项目。收稿日期：2016-11—11；修订日期：2017-06—26通信作者：阚安康，男，博士，高级工程师，E-mail：a

8、nkan90537@126．corn。引用格式：张驰，阚安康，盂闯，等。介观尺度下纤维导热预测及实验研究[J]．南京航空航天大学学报，2017，49(4)：574579．ZHANGChi，KANAnkang，MENGChuang，eta1．Experimentalstudyandthermalconductivitypredictionoffiberinmesoscale