纳米纸聚合物基复合材料加热过程数值模拟分析

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1、第３７卷第１０期哈尔滨工程大学学报Ｖｏｌ．３７№．１０２０１６年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＯｃｔ．２０１６纳米纸／聚合物基复合材料加热过程数值模拟分析１，２２张阿樱，吕海宝（１．哈尔滨学院图书馆，黑龙江哈尔滨１５００８６；２．哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，黑龙江哈尔滨１５０００１）摘要：为了研究加热过程中纳米纸加热片的埋入方式及加热功率等因素对纳米纸／聚合物基复合材料温度分布的影响，采用ＦＬＵＥＮＴ软件分析了矩形弯曲及平板形纳米纸／聚合物基复合材

2、料达到稳态时的温度分布规律。模拟结果表明：相同加热功率作用下，平板形纳米纸／聚合物基复合材料达到稳态时典型温度相对较高，但是温度分布也更不均匀。加热过程中平板形及矩形弯曲纳米纸／聚合物基复合材料的典型温度均随加热功率的增大成线性增长。和矩形弯曲纳米纸／聚合物基复合材料相比，平板形纳米纸／聚合物基复合材料温度升高的速率相对更快。分析认为，纳米纸加热片的单位体积内热源越大，其升温速率越快，纳米纸／聚合物基复合材料达到稳态时温度越高，同时温度分布均匀性越差。关键词：纳米纸；复合材料；热传导；数值模拟ＤＯＩ：１

3、０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１６０２０１０网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．ｕ．２０１６０９１４．１４２６．００２．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＢ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１００６－７０４３（２０１６）１０－１４４８－０５Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂａｃｋｙｐａｐｅｒ／ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ１，２２ＺＨＡＮＧＡｙｉｎｇ，ＬＹＵＨａｉｂａｏ（１．Ｌｉｂｒａｒｙ，ＨａｒｂｉｎＵｎｉｖｅｒｓ

4、ｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８６，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌ⁃ｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｗｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｍｏｄｅｉｎｂｕｃｋｙｐａｐｅｒｈｅａｔｉｎｇｓｈｅｅｔｓａｎｄｏｆｈｅａｔｉｎｇｐｏｗｅｒｏｎｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉ

5、ｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｂｕｃｋｙｐａｐｅｒ／ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＷｅｕｓｅｄｔｈｅＦＬＵＥＮＴｓｏｆｔｗａｒｅｐａｃｋａｇｅｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒｕｌｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｐｕｌｓｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｆｌａｔｂｕｃｋｙｐａｐｅｒｗｈｅｎｒｅａｃｈｉｎｇａｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｎｔｈｅｓａｍｅｈｅａｔ⁃ｉ

6、ｎｇｐｏｗｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｌｉｎｅｂｕｃｋｙｐａｐｅｒ／ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｓｈｉｇｈｅｒ，ｂｕｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｓｍｏｒｅｕｎｅｖｅｎ．Ｔｈｅｔｙｐｉｃａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｐｕｌｓｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｆｌａｔｂｕｃｋｙｐａｐｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｌｉｎｅａｒｌｙｗｈｅｎｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｐｏ

7、ｗｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｌｉｎｅｂｕｃｋｙｐａｐｅｒｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｂｙｐｕｌｓｅ⁃ｂｅｎｄｉｎｇｂｕｃｋｙｐａｐｅｒ．Ｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｔｈｅｌａｒ⁃ｇｅｒｔｈｅｕｎｉｔｖｏｌｕｍｅｈｅａｔｏｆｂｕｃｋｙｐａｐｅｒ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｉｓｔｈｅｈｅａｔｉｎｇｒａｔｅ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏａｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｒｅｉｎｆｏｒｃ

8、ｅｄｂｙｂｕｃｋｙｐａｐｅｒｗｈｅｎｒｅａｃｈｉｎｇｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅａｎｄａｍｏｒｅｕｎｅｖｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｃｋｙｐａｐｅｒ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ纳米材料被广泛应用作聚合物中的填料，是制超高的轴向热传导性，无缺陷的单壁碳纳米管（ｓｉｎ⁃备高性能、多功能复合材料的增强相，在所有纳米填ｇｌｅ⁃ｗａｌｌｅ