接触热阻

摘要： 高超声速飞行器热防护结构中存在大量不同材料的装配界面,因此在结构热力耦合分析中会产生界面非完好接触、热力耦合等非线性效应。针对传统三维有限元方法在求解此类结构时存在的计算量大、计算效率低的问题,建立了适用于含搭接界面温度场和热力耦合分析的分区连续/间断伽辽金有限元方法,充分考虑材料非线性以及温度和应力相关的接触热阻对结构热力耦合响应的影响,并编制相应的有限元计算软件,形成适应于工程大规模计算的含多材料搭接界面结构的三维传热、热力耦合问题研究的高效高精度计算能力,为我国新型高超声速飞行器热气动弹性特性预测及安全评估等提供研究手段和技术支撑。

摘要： 为研究不同结构复合装药在慢速烤燃过程中的响应规律,分别设计了JH-2和JHB炸药的Φ19 mm单独药柱装药和Φ30 mm复合药柱装药烤燃弹,通过慢速烤燃试验分别获得了单独药柱烤燃弹在1和2°C·min^(−1)升温速率、复合药柱烤燃弹在1°C·min^(−1)升温速率下的温度-时间变化曲线,并结合数值模拟进一步分析了烤燃弹内部温度场的变化。研究结果表明:单独药柱装药情况下,低敏感炸药能明显降低弹药在热刺激下的响应等级;而在复合药柱装药时,烤燃弹响应点均位于外层低敏感药柱靠近壳体的环状区域,响应温度随高能药柱直径的增加而升高,响应等级随外层低敏感药柱厚度的增加而增加,复合装药由于药柱接触面存在接触热阻,烤燃弹传热受到阻滞,使得内部高能药柱极少参与反应。

摘要： 针对现有整车热平衡试验中铠装热电偶测量排气管表面温度的固定方式,在考虑了接触热阻和对流换热等影响热电偶测温误差的因素后,利用测温试验与STAR CCM仿真软件传热分析结合的方式,设计出一种简易、可操作性高及可广泛适用的热电偶固定方式。通过仿真计算及实车热平衡试验验证,该固定方式相比铁丝紧固方式在测温结果上有8%的提升。对日常整车热平衡试验中热电偶测量排气管表面温度的布点方式具有一定的借鉴和参考价值。

摘要： 搭建了镓铟锡合金低温液态金属接触热阻实验平台,验证了实验系统的可靠性,对比了常规导热硅脂和液态金属的热阻特性,研究了压力、温度和界面特性对接触热阻的影响规律。实验结果表明,特征测点温度稳定变化且在稳态下具有很小的线性偏差(ε<6%),表明该实验系统具有较高的可靠性。与导热硅脂相比,在74 kPa的界面压力下液态金属的接触热阻降低约71%,且界面接触热阻随着压力的增加而降低。此外,界面温度的升高造成试件界面处液态金属导热系数降低,进而增加界面接触热阻。通过对铜表面镀镍处理能够有效防止液态金属对铜表面发生腐蚀,但镍层存在造成接触热阻增大。

摘要： 在加固计算机热设计中,接触热阻直接影响着热传导结构的导热效率,尤其是发热芯片和冷板之间的接触热阻,造成芯片和冷板之间存在较大温差。通常在发热芯片和冷板之间填充导热介质的方式降低导热接触面的接触热阻,提高热源的一级导热效率。通过分析接触热阻的存在机理和影响因素,给出了工程实际中的降低接触热阻的方法措施。并针对相变导热膏、导热衬垫、石墨和铟箔等应用普遍的导热介质,依据工程应用经验,给出了各导热介质的性能指标、应用场合和优缺点。通过对各降低接触热阻措施效果的数值分析对比,得出了在加固计算机热设计中降低接触热阻的性能差异,对于工程设计应用具有普遍性的指导意义。

摘要： 传统定型相变材料由于刚性强导致的易脆化断裂、装配困难、与热源壁面刚性贴合导致接触热阻等问题,严重制约了相变材料在热管理领域的应用。制备热塑性苯乙烯基聚合物(TPS)/石蜡(PA)/碳化硅(SiC)复合相变材料,并对其性能进行了测试与表征。结果表明:常温下(30°C以下)复合材料表现出良好的柔性和机械性能,断裂伸长率可达640.916%。进一步验证TPS/PA/SiC复合相变材料在热管理领域的有效性,将其作为散热介质,设计并搭建相变材料电池热管理系统。40°C下,该电池模组进行2.5 C高倍率放电6个循环后,其最高温度与平均温差均优于以5 m/s风速强制冷却的电池模组,最高温度约55°C,电池模组最大温差为3.15°C。

摘要： 多孔介质广泛存在于各类地球物理环境和工程应用中。由于双层饱和孔隙地层接触面间接触热阻的存在,接触面间会产生显著的温度差异。本文尝试对考虑接触热阻和弹性波阻抗效应的双层饱和孔隙地层的热-水-力耦合动力响应进行研究。采用算子分解方法求得简谐热力荷载作用下双层饱和孔隙地层的热-水-力耦合动力响应的解析解;通过与现有解的对比验证该解的正确性。此外,对接触热阻、热传递系数、孔隙比对双层饱和孔隙地层热-水-力耦合动力响应的影响开展了系统分析。结果表明,随着接触热阻的增大,位移、孔隙水压力和应力大小都逐渐降低,且温度跃变现象在地层接触面上表现的更为明显。

摘要： 通过建立基于格子Boltzmann方法的单松弛数值模型,对固-固曲面间的接触热阻特征进行了数值模拟研究。其中,接触面的形貌特征通过在曲面坐标上采用W-M分形特征函数生成,并通过CMYTCR接触模型得到接触形变特征。曲面边界采用具有二阶精度的插值方法,接触面间间隙介质与固体材料之间的传热采用等体积比热假设进行耦合。在采用具有理想光滑曲面间隙的模型对计算模型进行验证的基础上,对温度、压力、材料和表面粗糙度四种因素对曲面接触热阻特征的影响进行了模拟分析。研究结果表明,上述不同因素主要通过改变间隙中气体导热系数以及接触面间隙特征最终影响接触热阻大小,其中温度主要通过影响间隙中空气导热系数影响接触热阻,而压力、材料硬度以及表面粗糙度则主要对接触面特征产生影响。

摘要： 建立了含高温度梯度及接触热阻的非线性热力耦合问题的谱元法格式,考虑了温度相关的热导率、弹性模量、泊松比和热膨胀系数,以及界面应力相关的接触热阻的影响.谱元法的插值函数基于非等距分布的Lobatto结点集或第二类Chebyshev结点集,兼具谱方法的高精度和有限元法的灵活性.数值算例表明,建立的谱元法计算格式可以高效高精度地求解域内高温度梯度以及含接触热阻的非线性热力耦合问题,不仅收敛速度快于传统有限元法,而且用较少的自由度和较短的计算时间即可得到比传统有限元法更高精度的计算结果,在工程实际热力耦合问题中具有广阔的应用前景.

摘要： 无氧铜材料是深低温区常用的传热介质,其界面接触热阻是受多参数影响的变量。基于稳态实验法采用了一种温度、压力等参数可调可控的固体界面接触热阻测试系统。通过减小数据采集系统的激励电流提高了温度传感器的测温精度,并基于多层热阻法将制冷机温度波动控制在±1.5 mK以内。实验测试了无氧铜材料在4—40 K、0.6—2.8 MPa范围不同热流和表面粗糙度条件下的界面接触热阻。结果表明温度和粗糙度对其影响明显,当温度降低至4 K附近时无氧铜界面接触热阻迅速升高;在5—20 K温区当表面粗糙度由0.8μm增加到1.88μm时,其界面接触热阻将增加3—7倍。

摘要： 基于多点接触理论建立了行波管慢波结构接触热阻的计算模型,模型的基本尺寸取自双频段毫米波螺旋慢波结构的设计模型,该模型综合考虑了界面粗糙度、界面压力、界面温度、镀膜与否等参量对界面接触热阻的影响,同时也考虑到了材料热导率随温度变化的特点以及通过界面间隙的辐射换热效应.在此基础上,利用ANSYS模拟仿真在不同参数下,由接触热阻引起的温差随接触间隙比以及接触凸体高度的变化趋势.该文所建立的计算模型及软件模拟方法能有效的仿真不同条件下行波管接触热阻的变化规律,也为以后行波管慢波结构的热分析提供给了一种新途径.

摘要： 钢管混凝土结构是近几十年发展起来的一种介于钢结构和钢筋混凝土结构之间的一种新型结构.因其承载力高、延性好、施工方便、经济等优势,已被广泛运用于各种建筑物中,并取得了良好的经济效益和建筑效果.本文首先基于INSTRON8874型高温材料试验机的高温接触热阻试验装置对高温下钢管混凝土界面接触热阻进行了研究.应用试验装置对钢管混凝土进行了试验,对不同界面压力下钢管混凝土界面热阻进行了研究,由试验测得的温度进而计算得到界面热阻.并通过对试验结果分析,得到工程中实用的热阻取值.试验表明,界面压力对热阻有较显著的影响.

摘要： 钢管混凝土柱是一种性能十分优异的组合结构形式,由于其在实际工程中应用的广泛性及结构体系中的重要性,因此除了了解常温下的力学性能以外,火灾下的安全性能也是特别重要的,防火设计也成为钢管混凝土结构防灾减灾的一个重要方面.精确地分析火灾下钢管混凝土柱的温度场是进一步深入研究其火灾下力学性能及其耐火极限的基础.目前现有的对钢管混凝土温度场的分析中,多数都忽略了钢与混凝土界面接触热阻的影响,这将对钢混凝土组合结构高温下的力学性能及结构耐火极限的研究产生一定程度的影响.本文基于国内外学者的研究成果及传热学理论,建立了试验方案得到了钢管混凝土接触面在不同压力和温度下的热阻值.借鉴完善的金属材料接触热阻试验的方法对钢-凝土界面接触热阻进行深入研究，结合Newton冷却定律和傅里叶定律得出不同温度下接触热阻的值。为钢管内壁与核心混凝土间接触热阻的实验依据。这对于进一步研究火灾下钢管混凝土的力学性能及耐火极限起到一定的作用。

摘要： 热界面材料填充于两固体界面间隙后,在界面处产生两部分热阻:热界面材料体热阻和与固体基板间的接触热阻.体热阻大小受材料导热率的影响,因而导热率对电子器件的散热分析非常重要.尽管大量理论模型对该参数进行了预测,但为了验证模型,通常需要对其进行试验测试.同时,由于缺乏有效的理论模型对接触热阻进行预测,因此对其进行测试也十分必要.本文依据ASTM D-5470 测试标准,搭建了一个热界面测试系统.通过该系统测试了硅油和导热硅脂的导热率,以及它们与基板间的接触热阻.经分析,测试导热率和接触热阻的相对误差分别小于11.3％和41.3％,系统测试精度主要由热流计保温精度和测长精度决定.

摘要： 设计了用作差3ω法测量薄层材料间接触热阻的实验系统,对影响接触热阻测量结果的二维热流扩散损失提出了修正;搭建了一套含有压力加载装置和电路测试单元的间接触热阻测试系统;实验测试了聚酰亚胺和氧化铝陶瓷在不同压力和表面粗糙度下的接触热阻,结果表明接触热阻随压力的增大而减小,随表面粗糙度的增大而增大.

摘要： 预测YBCO带材与其连接件的接触热阻对超导磁体的设计有重要意义.为测量YBCO超导与铜的接触热阻,基于一维稳态热流法设计了高真空绝热实验装置.控制接触压力在0.5-4.0MPa,利用该装置分别测量了外表面裸露的YBCO带材与铜在100-130K的接触热阻、以及外表面包覆聚酰亚胺绝缘层的YBCO带材与铜在130K附近的接触热阻.结果表明接触热阻为两种样品总热阻的主要构成部分,两种样品的接触热阻均随接触面正压力增大而减小,但裸露样品的接触热阻对压力变化更敏感.

摘要： 针对高功率密度电子设备热管理中存在的局部效应、界面效应和散热强化机制三个科学问题,本文从器件、界面、热沉以及系统等层次阐述了高功率密度电子设备热设计与热管理的原理与方法:(1)器件层次:建立了电子与声子耦合作用下电子器件热-电微观理论模型,阐明了器件温度特征随外加电压、材料、结构和冷却条件等因素的依变关系,提出了器件基板和壳体的结构与散热一体化设计思路,建立了基于高导热材料与技术的高功率密度器件热扩展冷却方法.(2)界面层次:建立了界面传热的理论分析与测试方法,阐明了接触表面粗糙度、平面度、材料属性和压力等对界面接触传热的影响规律,厘清了热界面材料导热率、流动性、结构等物理性质与接触热阻的依变规律,提出了界面接触热阻的表面粗糙度、平面度、压力、热界面材料综合调控方法.(3)热沉层次:阐明了冲击距离、射流孔间距、射流角度、出口数量对射流冲击冷却性能的影响规律,建立了基于表面结构、纳米流体的射流冲击强化方法.揭示了树枝状仿生复合多孔表面的相变强化机理,建立了多喷嘴喷雾相变冷却方法,发明了相变(微热管群或蒸汽腔热管)与单相(微通道)耦合的冷却方法.(4)系统层次:考虑典型电子设备的约束条件,系统地验证了器件、界面、热沉等新型散热方法,解决了新型散热方法的应用技术难题.综合集成运用这些方法与技术,系统地构建了器件—界面—热沉—系统多层次的高功率密度电子设备热设计与热管理方法.

摘要： 通过有限元计算,对露端型热电偶表面温度测量的系统误差进行了定量分析.研究结果表明:在弱换热环境下,测试准确度高,而在强换热区域,系统误差较大,但并非单调关系;在本文计算工况范围内,减小偶丝直径、增大电偶与壁面的接触面积、减小接触热阻有助于减小系统误差;测变误差通常比场变误差更大,应该着力减小测变误差;随测试环境的不同,系统误差随直径、接触面积和接触热阻的变化规律有所不同,超范围应用时需具体问题具体分析.

摘要： 保温材料的多孔特性使其在高湿环境下极易吸收大量的水分.保温材料中的水分将导致隔热隔音性能下降,并诱使发霉、腐蚀等现象.本文提出了一种基于瞬态热线法的水分检测方法,通过测量多孔材料吸水前后容积热容量的变化来反映材料中的含水量,容积热容量为导热系数与热扩散率的比值.将该方法应用于测量常温海绵中的液态含水量以及低温下的含冰量,实验结果表明热线法测得的含水量与高精度电子天平称出的实际含水量高度吻合,水分含量偏差在47以内.热线法可以实现对液态水、冰含量的准确测量，与称量法的偏差小于4%，受接触热阻影响，所测得导热系数及热扩散率均不能明确反映出与水分含量的关系。但是它们比值，也就是容积热容量，却与水分含量的关系紧密稳定，受接触热阻的影响很小。

摘要： 采用高导热性能的MWCNTs、碳纤维、鳞片状碳粉作为填料掺杂到环氧树脂中,制备出具有高性能的热界面材料,并实验了材料导热系数与接触热阻.结果表明当MWCNTs、碳纤维、鳞片状碳粉分别掺杂到环氧树脂中,所得鳞片状碳粉/环氧树脂复合材料的性能最好,其导热系数最大为1.37W/(mK),界面间的接触热阻最小为20.4mm2K/W.随着质量份额的增加,复合材料的粘度增大,其热导率先大幅度增大后趋于平缓或减小,界面间的接触热阻先减小后增大.研究发现复合材料的界面传热性能不仅与其导热系数有关,还与填料的性质、材料的流动性等有关.

摘要： 本发明公开了一种考虑微凸体的基体热阻、收缩热阻和空气介质热阻的接触热阻建模方法，该方法考虑了空气介质热阻对接触热阻的影响。该方法根据微凸体的弹性变形和塑性变形计算结合面实际接触面积和接触载荷，然后分别计算基体热阻、收缩热阻和空气介质热阻，基体热阻和收缩热阻串联再与空气介质热阻并联计算出总接触热阻，最后使用Matlab编写计算程序得到接触热阻和载荷的关系。本发明的特点在于考虑了微凸体空气介质热阻的影响，载荷较小时空气介质热阻影响较大，不能忽略。本发明提供的方法可为电主轴热态分析的边界条件接触热阻的计算提供理论依据。

摘要： 一种考虑微凸体的弹塑性变形和空气介质热阻的接触热阻建模方法，该方法考虑了微凸体弹塑性变形和空气介质热阻对接触热阻的影响。该方法根据微凸体的弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形计算结合面实际接触面积和接触载荷，然后分别计算收缩热阻和空气介质热阻，两者并联计算出总接触热阻，最后使用Matlab编写计算程序得到接触热阻和载荷的关系。本发明的特点在于考虑了微凸体的弹塑性变形和空气介质热阻的影响，弹塑性变形产生的收缩热阻占总收缩热阻的15％，载荷较小时空气介质热阻影响较大，不能忽略。本发明提供的方法可为电主轴热态分析的边界条件接触热阻的计算提供理论依据。

摘要： 一种低接触应力条件下接触热阻检测装置，涉及接触热阻检测技术领域。解决了传统的接触热阻检测装置只能检测被测件在较大应力下的传热情况，无法实现低应力以致无应力状态下的接触热阻状况，同时存在材料本身自重产生的接触应力作用不能消除的问题。本发明通过螺杆和螺母的配合使左固定板和右固定板将被测件夹紧，从而实现被测件的低压力加载，同时通过升降台对被测件进行支撑，当加载压力较大时，则不需要升降台对被测件进行支撑，从而消除了因被测件自身重力所产生的接触应力的影响；多个温度传感器等间距的放置在被测件上，用于检测被测件多个位置的温度，并通过一系列的公式运算获得接触热阻的结果。本发明适用于对接触热阻进行检测。

摘要： 本发明属于电子器件测试领域，公开了一种测量半导体器件和接触材料间接触热阻的方法。首先测出待测半导体器件的电压-温度系数曲线，绘制其热阻微分结构函数曲线，进而求出其内部热阻Rth0。然后，测量不同压力F下半导体器件到接触材料的热阻Rth1、Rth2、…、Rthn，进行函数拟合得到Rth-F曲线，并由此求出接触材料的热阻RT。最后由R=Rth-Rth0-RT求出不同压力下半导体器件与接触材料之间的接触热阻。本发明利用压力影响接触热阻的方法，不仅解决了瞬态光热法中光相位受影响及热阻测量受半导体器件内部结构影响的问题，还可以在不损伤半导体器件的条件下准确测出压力与接触热阻的关系。

摘要： 本发明公开了一种考虑微凸体的基体热阻、收缩热阻和空气介质热阻的接触热阻建模方法，该方法考虑了空气介质热阻对接触热阻的影响。该方法根据微凸体的弹性变形和塑性变形计算结合面实际接触面积和接触载荷，然后分别计算基体热阻、收缩热阻和空气介质热阻，基体热阻和收缩热阻串联再与空气介质热阻并联计算出总接触热阻，最后使用Matlab编写计算程序得到接触热阻和载荷的关系。本发明的特点在于考虑了微凸体空气介质热阻的影响，载荷较小时空气介质热阻影响较大，不能忽略。本发明提供的方法可为电主轴热态分析的边界条件接触热阻的计算提供理论依据。

摘要： 一种考虑微凸体的弹塑性变形和空气介质热阻的接触热阻建模方法，该方法考虑了微凸体弹塑性变形和空气介质热阻对接触热阻的影响。该方法根据微凸体的弹性变形、弹塑性变形和完全塑性变形计算结合面实际接触面积和接触载荷，然后分别计算收缩热阻和空气介质热阻，两者并联计算出总接触热阻，最后使用Matlab编写计算程序得到接触热阻和载荷的关系。本发明的特点在于考虑了微凸体的弹塑性变形和空气介质热阻的影响，弹塑性变形产生的收缩热阻占总收缩热阻的15％，载荷较小时空气介质热阻影响较大，不能忽略。本发明提供的方法可为电主轴热态分析的边界条件接触热阻的计算提供理论依据。

摘要： 一种低接触应力条件下接触热阻检测装置，涉及接触热阻检测技术领域。解决了传统的接触热阻检测装置只能检测被测件在较大应力下的传热情况，无法实现低应力以致无应力状态下的接触热阻状况，同时存在材料本身自重产生的接触应力作用不能消除的问题。本发明通过螺杆和螺母的配合使左固定板和右固定板将被测件夹紧，从而实现被测件的低压力加载，同时通过升降台对被测件进行支撑，当加载压力较大时，则不需要升降台对被测件进行支撑，从而消除了因被测件自身重力所产生的接触应力的影响；多个温度传感器等间距的放置在被测件上，用于检测被测件多个位置的温度，并通过一系列的公式运算获得接触热阻的结果。本发明适用于对接触热阻进行检测。

摘要： 本发明属于电子器件测试领域，公开了一种测量半导体器件和接触材料间接触热阻的方法。首先测出待测半导体器件的电压-温度系数曲线，绘制其热阻微分结构函数曲线，进而求出其内部热阻Rth0。然后，测量不同压力F下半导体器件到接触材料的热阻Rth1、Rth2、…、Rthn，进行函数拟合得到Rth-F曲线，并由此求出接触材料的热阻RT。最后由R=Rth-Rth0-RT求出不同压力下半导体器件与接触材料之间的接触热阻。本发明利用压力影响接触热阻的方法，不仅解决了瞬态光热法中光相位受影响及热阻测量受半导体器件内部结构影响的问题，还可以在不损伤半导体器件的条件下准确测出压力与接触热阻的关系。

摘要： 本申请公开了一种低接触热阻相变触发型热界面材料及其制备方法，热界面材料基体中分散有纳米导热填料/相变材料的相变微囊，具备相变触发功能，当电子设备的工作温度超过相变温度，可触发相变材料的固‑液相转变，显著降低热界面材料表面模量并在压力作用下渗透出微量的具有较好界面填充性和高导热的纳米导热填料/相变材料熔体，实现对界面微纳间隙的高度浸润填充。

摘要： 一种高温条件下的界面接触热阻高效测试装置及方法，装置包括上下两个测试模块：上测试模块由上加载杆、两个试样、上保温桶、下加载台和加热单元组成；下测试模块由上加载台、两个试样、下保温桶和下加载台组成；整个测试模块放置于下支撑台上。加载装置与试验机及试样连接，为试样加载应力；加热单元位于上下两测试模块之间，同时为上下两模块加热；保温桶采用对开式结构，夹层填充隔热材料，减小热量横向传输；保温桶与试样上加工用于安装测温热电偶的孔道，通过试样内的热电偶测量出对应点的温度，计算试样界面接触热阻。本发明采用上下两个测试模块，可以同时进行两组试样的测试，效率提高，成本降低，尤其适合高温条件下的界面接触热阻测试。