吹气法制备泡沫金属过程中液态金属泡沫演化机理的研究

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文论文题目：吹气法制备泡沫金属过程中液态金属泡沫演化机理研究作者：_________________________张亮指导教师：任雁秋教授单位：包头轻工职业技术学院协助指导教师：李科副教授单位：内蒙古科技大学论文提交日期：2012年06月05日学位授予单位：内蒙古科技大学吹气法制备泡沫金属过程中液态金属泡沫演化机理研究Numericalstudyonfoamevolutionmechanisminmanufacturemetallicfoamsofhuffing研究生姓名：张亮指导教师姓名：任雁秋内蒙古科技大学

2、能源与环境学院包头014010，中国Candidate：ZhangLiangSupervisor：RenYanqiuSchoolofEnvironmentandEnergyInnerMongoliaUniversityofScienceandTechnologyBaotou014010，P.R.CHINA独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用

3、过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________摘要泡沫金属作为一种新型功能材料，其独特的结构性能、物理性能

4、、声学性能、机械性能和热性能，以及节能环保等，成为21世纪极具开发前途的实用材料。泡沫金属的制备方法有多种，其中吹气发泡法最原始、使用比较多，因为在制备过程中，设备简单、廉价的运用成本、占地面积小、方便操作、可以连续、快速地生产出成块、低密度的泡沫铝材，易于实现大规模生产。在生产过程中，制备泡沫金属的核心问题是如何控制气泡的大小、分布以及拓扑结构的变化。在制备泡沫金属成品的过程中，影响泡沫成型的因素有很多，单纯靠最原始的试验方法，不仅成本花费高、工作量大、周期长，而且很难全面掌握各种性能参数带来的影响，更难掌握泡沫演化的规律。所以本文在

5、前人总结的理论基础为依据，以相关的实验为背景，采用数值模拟的方法对液态泡沫金属演化机理进行系统性的分析，为吹气法制备泡沫金属提供准确、可靠的理论依据。本文主要对泡沫金属的析液现象进行研究，包括两个方面：一是宏观析液，即研究泡沫群的整体行为。对泡沫金属析液过程初步尝试了二维数值计算，对不同性能参数下金属泡沫铝的孔隙率变化进行了分析。结果表明：泡沫最终孔隙率受到初始孔隙率、泡沫的直径、表面张力、重力加速度及液体的粘度等等因素的影响。其中泡沫的孔径对最终的孔隙率影响较大。二是微观析液，即研究单条Plateau边界、节点和液膜运动行为。对单条P

6、lateau边界内部速度场进行了分析研究，结果表明：泡沫内部Plateau边界内的速度场要小于同等条件下的容器壁面处Plateau边界内的速度，间接解释了宏观析液过程中速率与容器壁面的关系。分析了Plateau边界内部速率的变化，进而将单条Plateau边界内部液体流动的模拟结果应用于泡沫体宏观析液过程的研究，在此基础上建立起析液模型，并进一步将模拟结果优化。利用CFD软件和一些研究人员的最新理论成果，对吹气法制备泡沫金属过程中液态金属泡沫演化机理进行了数值模拟的研究，其数值模拟结果与实验结果进行了定性、定量的比较，十分吻合。关键词：泡

7、沫金属；数值模拟；演化；孔隙率-I-AbstractThefoamedmetalisapromisingfunctionalmaterialinthe21stcentury,becauseofitsoutstandingstructural,acoustical,mechanicalpropertiesandthermalperformances,aswellasrecyclingabilityandsoon.Therearemanyapproachestomanufacturemetallicmaterials,fromwhichga

8、sinjectionmethodisthemostprimitive,andhasthespecialadvantagesintherespectthatmetallicfoamscanbeoperated