闭孔泡沫金属的有效导热系数大于孔隙结构和对应几何尺寸均相同的闭孔非金属材料，一般不适合用于隔热。除非特别需要泡沫金属的强度、韧性和抗高温等方面的综合优势下，才应用闭孔泡沫金属作为隔热材料。提高换热效率是开孔泡沫金属的特点和优势，可以应用于低温热交换器、煤燃烧器、密封器交换器、液体热交换器、空冷冷凝塔和蓄热器等场合。因为金属具有良好的导热性而孔洞又有很好的通透性，强制对流换热可以在孔隙内部很好的进行而孔洞结构中的高比表面积使其具有良好的换热性能。作为承载－散热双功能材料在未来会广泛应用于飞行器、发动机燃烧室衬套、高功率电子器件等的主动冷却。泡沫铝可以说是泡沫金属的代表，他是运用得最广泛的一种泡沫金属材料。泡沫铝能满足某些汽车零部件对材料兼具消声性能和隔热性能的要求。为了适应日益提高的环保要求，泡沫铝正在取代使用的传统树脂泡沫隔热材料。如果在流体通道内填充孔隙率适当的多孔金属，使实际传热面积比流体通道本身的传热面积大得多，可以大幅度提高热交换效率。因而开孔泡沫金属在紧凑型换热器的应用上具有良好的应用前景。多孔金属具有不可燃性，还可以用作防火材料。壁面采用高导热系数的多孔金属，能阻止火焰在可燃性气体中的传播，多孔金属阻火器就是根据火焰在通过多孔介质中的毛细管时发生热交换，热量经多孔体的孔壁及毗邻结构而散失，从而阻止燃烧过程使火焰熄灭。

1.2研究背景

(1)介绍

由于其在地热能源工程、地下水污染运输、核废料的处理、化学核反应堆工程、建筑和管道的绝缘性以及谷物和煤炭的储藏等方面的广泛应用，过去二十年间，对于密闭的多空介质中的对流传热的研究一直是较为热门的方向，并诞生出大量角度丰富且内容深刻的优质文献。程[1]将多孔介质在地热系统方面的应用选为切入点，对其中流体对流传热的相关文献进行了梳理，撰写出的文献综述内容较为翔实。现有关于多孔介质模型的状态已被尼尔德和Bejan[2]以及Kaviany[3]总结于书中。在边界中，流体经过嵌入在多孔介质的平板层流中，其在恒定的热通量下，板上加热的整体努塞尔数由下式给出： ，（1）在这里努塞尔数被定义为 ，沛克莱数为 ,h为传热系数，dp为多孔介质的直径，U表示速度，ke为多孔介质的导热系数、ρ代表流体密度、Cp表示流体热量。

近期，用于电子器件，高功率激光器消散高热通量的需求增加，以及X射线的医疗设备已经创建新的冷却技术和现有技术的改进的需要。为了满足这种需求不同的冷却方案被提出。用于这种应用的热交换器的一个主要的类别被称为　　多孔介质热交换器[4]。多孔介质的热交换器的基本思路是用以下方法来增强冷却能：（ⅰ）用更大的表面区域的多孔颗粒作为传热延伸表面（ii）由于颗粒的存在形成混合流体。一个单相多孔介质热交换器最近展示了去除高热通量能力[5]。然而这种方法存在着一个较为明显的缺陷，就是当使用多孔热交换器时会产生一个较为明显的压降。已有的研究结果表明可以通过在维持原传热系数不变的条件下降低流速来优化和改善这一不足之处，而这又为我们设立了新的问题，因此必须要进一步深入对传热的多孔介质的先关研究。Vafai和Kim[6]对多孔介质流体系统的热性能进行了较为深入的研究，通过假定有效热导率和孔隙率不变，可以得到导流体的热导率与多孔介质的有效热导率的比值与多孔介质的热性能呈正相关关系的结论。Hadim[7]研究了完全多孔通道和一个部分分割的多孔通道。结果表明，该部分分割多孔通道配置是一个有吸引力的传热增强技术，虽然多孔介质的有效导热系数与液体热导率的比值等于1。huang和Vafai[8]所进行的实验和数值的方法来研究的多孔通道的热性能，其结果示出了热性能的增强可以通过使用高导热率的多孔介质来获得。Fu等人[9]研究了安装在一个层流道的部分加热的壁的多孔热性能。结果表明，在使用具有更高孔隙率和直径的多孔块部分堵塞的情况下热性能会增加，而完全堵塞情况下结果是相反的。