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《基于蒙特卡洛反演的热探针导热系数测量方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第38卷第4期Vol.38,No.42008年4月JOURNALOFUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINAApr.2008文章编号:025322778(2008)0420414205基于蒙特卡洛反演的热探针导热系数测量方法程文龙,张宏泽,赵锐(中国科学技术大学热科学与能源工程系,安徽合肥230027)摘要:基于热探针导热问题微分方程的精确解,提出了利用蒙特卡洛反演测量导热系数的方法.该方法充分考虑探针热容和直径的影响,在较短的测量时间内不需要对实验点进行任何取舍,就能准确得
2、出待测样品的导热系数.测量结果表明,采用该方法对于水、甘油、硅油以及无水乙醇的平均测量误差约为018%;其中对于无水乙醇这类很难用热探针方法准确测量的液体,其测量误差也在115%以内,测量精度明显高于传统的热探针方法.利用该方法测量了不同体积浓度下碳化硅(SiC)纳米颗粒悬浮液的导热系数.关键词:热探针法;导热系数;蒙特卡洛法中图分类号:TK31文献标识码:AAnewmethodofthermalprobeforthermalconductivitiesmeasurementbasedonMonteCarloin
3、versionCHENGWen2long,ZHANGHong2ze,ZHAORui(DepartmentofThermalScienceandEnergyEngineering,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230027,China)Abstract:AmethodforthermalconductivitymeasurementwiththeutilizationoftheMonteCarloinversionbasedontheexactsoluti
4、onofthethermalprobeproblemwasproposed.Theinfluencesofthethermalcapacityanddiameterofthethermalprobewereconsideredinthismethod,withtheresultthatthermalconductivitycanbemeasuredexactlywithoutdiscardinganyexperimentaldatainashortexperimentalperiod.Thethermalcond
5、uctivitiesofwater,glycerol,siliconoil,andethanolweremeasuredandtheaveragemeasuredeviationswereabout0.8%,thedeviationofethanol,aliquidhardtobemeasuredaccuratelywiththeconventionalmethod,beingbelow1.5%.Furthermore,theeffectofnanosiliconcarbide(SiC)particlesonth
6、ethermalconductivityofwaterwaspreliminarilydiscussed.Keywords:thermalprobemethod;thermalconductivity;MonteCarloinversion热探针的物理模型与热丝法相似,因此,传统热0引言探针法也借鉴了热丝法的数学模型,即从其导热的热探针由于制作简单、实验时间短、测定速度快微分方程出发,通过简化,得出待测样品导热系数与并且无需测量试件导热量等优点,在测量松散粉末、热探针(或热丝)壁面温升速率的近似关系,并由此[1,
7、2]颗粒材料和液体等物质的导热系数方面得到广泛得出待测样品的导热系数.严格来说,为了满足[1][3]应用.上述近似关系,热丝本身必须:①无限长;②无限收稿日期:2007204209;修回日期:2007205223基金项目:安徽省自然科学基金(070414156)资助.作者简介:程文龙(通讯作者),男,1969年生,博士.研究方向:传热传质、热物性等.E2mail:wlcheng@ustc.edu.cn©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.A
8、llrightsreserved.http://www.cnki.net第4期基于蒙特卡洛反演的热探针导热系数测量方法415细;③热容量为零.尽管热丝很细,但是采用上述模型,仍然会不可避免地带来系统误差.文献[3]对传统热丝法的模型误差、截断误差等因素进行了分析,并对三种固体粉末的导热系数进行了测量,其相对误差5%左右.文献[4]对热丝的几何半径以及热容对测量结果的影响进
