本文研究了针刺编织材料对的接触热阻。研究方法是利用实验室现有的表面轮廓仪测量获得材料的表面形貌,将形貌数据导入软件中重构出粗糙表面,然后利用有限元方法进行接触热阻数值模拟,数值模型如图1所示。该研究考虑了材料的表面形貌、服役压力以及温度对接触热阻的影响,得到了不同压力下两接触面的实际接触面积,以及不同温度和压力下的接触热阻值。
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(a) 数值模型 (b) 接触界面附近局部网格
图1 数值模型及网格
研究表明,对于所研究的材料对,压力越大,实际接触面积越大,但实际接触面积只占名义接触面积的一小部分,如图2所示。
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图2 真实接触面积占比
以下接触面为分析对象,传热分析表明,粗糙表面的温度分布不均匀。压力增加,下接触面在相同温度边界条件下的温度分布向均匀化方向发展,且粗糙表面平均温度降低,如图3所示。
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图3 不同压力同一表面的温度分布
接触热阻的计算结果如图4所示,结果表明,温度升高,接触热阻降低。压力增加时,接触热阻也降低。
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图4 接触热阻随接触面温度压力的变化
文章来源:Ren X J, Dai Y J, Gou J J, et al. Numerical prediction of thermal contact resistance of 3D C/C-SiC needled composites based on measured practical topography[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, 131: 176-188.