基于微观结构的气凝胶热导率研究
时间:2018-08-16 15:26 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要本文根据气凝胶的结构特点，基于QSGS方法建立了三文随机生长模型，分别重构了几种气凝胶微观随机结构模型，通过格子 Boltzmann 方法进行数值模拟计算一定尺寸范围内材料的等效热导率，分析了材料孔隙率、环境气压和温度等因素对气凝胶的等效热导率的影响，并在此基础上提炼出工程关系式。结果表明：气凝胶的高孔隙率和纳米尺寸结构是导致材料低导热率的主要原因。在最佳孔隙率下，气凝胶具有最低的热导系数。高温条件下，导热传热对气凝胶的影响较小。在高气压和低气压情况下，气凝胶的等效热导率保持稳定。 27092 毕业论文关键词 气凝胶 三文随机生长模型 Boltzmann 方法 等效热导率 Title Study of Aerogel Thermal Conductivity Based on the Microstructure Abstract Based on the structural characteristics of aerogels, a method, a 3D random growth model was established based on QSGS. Several aerogel random microscopic structure model were reconstructed to be used in numerical simulation with Boltzmann. This paper analyzes the impact of material porosity, ambient air pressure and temperature on the aerogel equivalent thermal conductivity, and on this basis to extract the engineering relationship. The results showed that the aerogel high porosity and nan scale structure are the main cause of the low thermal conductivity of the material. Under the best circumstances porosity, thermal heat transfer. Keywords Aerogel Boltzmann 3D random growth models Equivalent thermal conductivity 目 次 1 引言 . 1 1.1气凝胶的发展现状 . 1 1.2气凝胶的特点及应用 . 2 1.3本文主要研究内容 . 2 2 气凝胶结构模型 . 4 2.1现有气凝胶结构模型生成方法 . 4 2.1.1 DLA方法 4 2.1.2 DLCA方法 . 4 2.1.3 MCCA方法 . 5 2.2.4 QSGS方法 5 2.2三文随机生长模型 . 6 3 数值计算方法 . 10 3.1 能量方程 10 3.2 格子Boltzmann方法 11 4 热导系数、 13 4.1气相导热率 13 4.2固相热导率 13 4.3等效热导率公式 13 5 结果与讨论 15 5.1孔隙率的影响 16 5.1.1气相热导率 . 17 5.1.2等效导热率 . 17 5.2 气压的影响 19 5.2.1气相热导率 . 19 5.2.2等效热导率 . 19 5.3 温度的影响 21 5.3.1气相热导率 . 21 5.3.2等效热导率 . 21 5.4 工程关系式 23 结 论 . 24 致 谢 25 参考文献 26 1 引言 气凝胶通常指以纳米量级颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构的轻质纳米固态材料, 其 骨架颗粒直径约1~20 nm, 孔隙尺寸约2~50 nm, 孔隙率可以高达90%以上[1] 。气凝胶是世界 上已知密度最低的人造发泡。 由于其纳米尺度的多孔网络结构导致气凝胶材料具有热学、 光学、声学、电学等一系列特殊的性能, 并可广泛应用于能源、建筑、化工、航空航天等领 域 1.1 气凝胶的发展现状 气凝胶最早由美国科学工作者 Kistler[2] 在 1931 年制得，但受制于当时科研手段的局限 (责任编辑：qin) |