刘书田
,
刘鹏
,
张永存
,
王博
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.01.025
二维多孔材料存在一个易于流动的方向并具有较大的面密度,因此在具有良好的比刚度和比强度的同时也具有良好的散热性能,研究强迫对流下的散热性能对其多功能化设计具有重要意义.本文中利用数值方法求解考虑二维多孔材料内部流体流动规律、热传导和对流换热影响的流固耦合热传输问题,分析了多孔率和微结构尺寸对散热性能的影响并进行了最优参数设计;通过分析比较5种具有典型微结构形式的二维多孔材料的散热性能,给出了微结构形式对散热性能的影响.提出了以需要满足的散热性能为约束条件,以满足需求的设计参数的可调范围(设计参数的允许变化范围)为设计目标的最优散热结构设计理念.以此理念得到的设计结果,更有利于根据其他性能的要求对材料进行多功能化设计.分析表明,具有正六边形微结构的二维多孔材料的散热性能最优,并有利于实现轻质多功能化设计.
关键词:
散热
,
材料设计
,
二维多孔材料
,
蜂窝材料
张永存
,
刘书田
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.03.033
由于存在一个易于流动的方向并具有较大的面密度,金属蜂窝材料在具有良好的比刚度和比强度的同时也具有良好的散热性能,研究强迫对流下的散热性能对其多功能化设计具有重要意义.蜂窝材料强迫对流换热是流-固耦合传热问题,由于具有大量微结构,直接采用计算流体动力学(CFD)方法进行模拟,计算量巨大,成为进行优化设计的主要障碍.发展具有广泛适用性的高效快速算法具有重要的理论意义和应用价值.针对金属蜂窝强迫对流换热结构,本文中提出了一种快速高效的数值算法,计算速度比有限体积法提高3～4个数量级.通过2个具体算例,验证了该方法的有效性和广泛适用性.
关键词:
金属蜂窝材料
,
对流换热
,
快速数值算法
,
有限体积法
郭绍伟
,
张永存
,
宋恩鹏
,
孙先念
,
徐雅楠
,
刘书田
复合材料学报
针对具有典型铺设角[0/45/-45/90]的开孔碳纤维层合板,采用三维有限元数值模拟方法,分析了在单向拉伸载荷作用下孔边附近的层间应力,讨论了界面层参数对层间应力的影响,详细给出了典型铺设角之间层间应力的分布规律和最大层间应力产生的位置。结果表明：对于相同铺设角的界面层,沿厚度方向的位置影响层间应力的大小,但不影响分布趋势;而铺层顺序（如[角度1/角度2]或[角度2/角度1]）对层间应力的大小和分布趋势影响则较小。最大层间正应力产生于[-45/90]的界面层,位于与拉伸方向成90°的位置,是外加拉伸应力的51%;最大层间剪应力产生于[-45/0]的界面层,最大层间环向剪应力位于与拉伸方向成74°的位置,是外加拉伸应力的64%;而最大层间径向剪应力位于与拉伸方向成66°的位置,是外加拉伸应力的25%。
关键词:
典型铺设角
,
开孔层合板
,
层间应力
,
自由边效应
,
界面层参数
张南
,
张永存
,
陈文炯
,
吴书豪
,
刘书田
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20170122.001
本文详细探讨了含流道的微桁架夹层面板内部复杂的传热机制,并基于简化假设,提出了一种评估该结构隔热性能的解析模型,建立了该类新型一体化主动冷却热防护结构的隔热性能快速评估方法.通过与Fluent 软件详细的数值模拟结果对比,验证了评估方法的有效性.该研究为新结构的实际应用提供了理论基础.
关键词:
热防护结构
,
含流道微桁架材料
,
解析模型
,
隔热性能
,
一体化设计
