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纳米复合隔热材料等效导热系数辨识结果

2020-04-14 09:52:58      点击:456
纳米复合隔热材料等效导热系数辨识结果
基于实验测量瞬态温度数据(图2),对纳米复合隔热材料在氮气气氛、常压、常温到1090K范围内等效导热系数独立进行10次辨识并取均值,所得结果见图6(a),其中的误差限体现10次独立辨识所得结果的方差水平。可见等效导热系数随温度升高呈非线性上升趋势,介于0.027~
0.043W/(m·K)。文献[12]报道与本文成分、各成分的份额、材料的孔隙率等参数均相近的纳米复合隔热材料在常压、300~1000K范围内的等效导热系数理论预测结果,其中预测过程中材料的微观结构基于DLCA(diffusion-limited cluster-cluster aggregation)方法建立,材料的辐射特性基于常温下其成分的光学性质和Lorenz-Mie散射理论计算而得。本文的辨识结果比文献[12]中报道的理论预测结果普遍低20%~35%,造成该现象的原因可能包括:1)本文用于实验测量的纳米复合隔热材料内可能存在未知热性质的杂质;2)文献[12]中基于DLCA方法生成的纳米复合隔热材料微观结构与本文测试样件的真实结构之间存在差异;3)由于高温光学性质缺乏,且不同文献报道的SiC材料在常温下的光学性质差异极大[2324],因而,基于SiC块材在常温下的光学性质和Lorenz-Mie散射理论可能无法准确预测获取纳米复合隔热材料中SiC遮光剂在不同温度下的辐射特性,从而影响等效导热系数的预测结果。图6(b)所示为基于辨识获得的等效导热系数求解方程(1)所得材料在x=L/2位置处的瞬态温度与相应的实验测量瞬态温度的对比情况。可见,二者吻合良好,在不同时刻下的最大偏差不超过
1.0%,说明辨识获取的等效导热系数参数可用于纳米复合隔热材料瞬态热特性的准确预测。

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