Simulation and Experimental Study on Thermal Conductivity of Nano-Granule Porous Material Based on Lattice-Boltzmann Method;基于Lattice-Boltzmann方法的纳米颗粒多孔材料导热系数的模拟与实验研究

KAN Ankang; ; MAO Shang; WANG Ning

doi:10.1007/s11630-019-1218-1

2021 , Vol. 30 >Issue 1: 248 - 256

DOI: https://doi.org/10.1007/s11630-019-1218-1

Heat and mass transfer

Simulation and Experimental Study on Thermal Conductivity of Nano-Granule Porous Material Based on Lattice-Boltzmann Method;基于Lattice-Boltzmann方法的纳米颗粒多孔材料导热系数的模拟与实验研究

KAN Ankang ,
; MAO Shang; WANG Ning

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网络出版日期: 2023-07-04

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摘要

中文导读：纳米多孔材料具有优异的隔热性能，其微观结构和物理性能对导热性有很大影响。为了准确描述内部的随机分布，本文提出了一种随机内部形态和结构生成的生长方法，称为四重结构参数生成法（QSGS）。然后将该模型作为完全解析几何导入格子Boltzmann算法，用于研究纳米尺度下对传热的影响。此外，采用三维格子Boltzmann方法（LBM）D3Q15来预测纳米颗粒多孔材料的有效导热系数。这种理想的方法通过直接控制和调节颗粒特征（例如颗粒尺寸，孔隙率和孔径分布）以及直接研究它们对导热系数的影响，与其它研究多孔介质的方法相比具有显著的优点。为了验证所提出模型的准确性，基于防护热板法（GHPM）进行了一系列的实验。结果表明，模拟结果与实验数据和参考值具有很好地一致性，说明该方法生成纳米颗粒的微观结构是十分可靠的。此外，还研究了压力，核心分布概率，cd和密度对导热系数的影响。存在最佳密度（约120kg/m3），使得有效导热系数最小，并且最佳核心分布概率约为cd=0.1，使得均匀性最佳。此外，本方法也适用于研究其它多孔材料。

关键词： effective thermal conductivity, mesoscopic scale, Lattice-Boltzmann method, aerogel, physics model

本文引用格式

KAN Ankang , ; MAO Shang; WANG Ning . Simulation and Experimental Study on Thermal Conductivity of Nano-Granule Porous Material Based on Lattice-Boltzmann Method;基于Lattice-Boltzmann方法的纳米颗粒多孔材料导热系数的模拟与实验研究[J]. 热科学学报, 2021 , 30(1) : 248 -256 . DOI: 10.1007/s11630-019-1218-1

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