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多孔晶格结构的有效热导率预测和附加制造金属泡沫的验证( Prediction of effective thermal conductivity of porous lattice structures and validation with additively manufactured metal foams )
N Wang I Kaur P Singh L Li
本文致力于发展简单而准确的关联式来预测晶格结构的有效热导率(ETC)。立方体、面对角线(FD)-立方体、四面体(TKD)和八面体拓扑结构，它们在先进换热器的开发中有广泛的应用，并可在金属中添加制造。这些结构的拓扑结构通过基于格子玻尔兹曼的热输运计算模型得以保留。特别是，提出了一种新的解耦界面处理方法，有效地模拟了具有很大输运性质比的不同材料或相之间的共轭传热。通过在额外制造的TKD和Octet样品上进行的内部测量，并与文献中已发表的实验和计算结果进行比较，验证了ETC预测的准确性和适用性。结果表明：（1）在高孔隙率ε≥0.9时，这些晶格结构的ETC结果接近，与传统泡沫金属的实验测量和理论/计算预测一致；（2）在相对较低孔隙率(ε<0.9)时，结构对ETC的影响更明显，文献中流行的关联式会低估这些结构的ETC。通过keff对孔隙率和固液相热传导的大范围预测，我们确定了一个归一化的keff/Ks，它对Ks/Kf不敏感，因此适合于在孔隙率0≤ε≤1的整个范围内的分析关联发展。本文的关联式对设计不同材料和拓扑结构的新型泡沫金属时的ETC评价有一定的参考价值。
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