Исследование теплопроводности композитных материалов с шаровидным наполнителем
Автор: Черных Антон Алексеевич, Шмырин Анатолий Михайлович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.13, 2020 года.
Бесплатный доступ
В свете недостатков определения коэффициента теплопроводности композитных материалов встаёт вопрос о создании более совершенных методов расчёта, учитывающих геометрию дисперсных включений и их свойства, то есть методов отыскания теплопроводных параметров композита в целом с учётом свойств его компонентов и их взаимного расположения. В работе получена аналитическая формула для вычисления коэффициента теплопроводности композита, которая содержит отношение коэффициентов теплопроводности основного материала (матрицы) и материала наполнителя. При этом модель основывается на изменении термического сопротивления на границе «матрица-дисперсное включение» и использовании здесь осредненных значений параметров. Рассматривается несколько широко известных моделей, разработанных за последнее время отечественными и зарубежными исследователями, позволяющих вычислять коэффициенты теплопроводности таких композитов. Приводятся результаты для их сравнения с аналитической зависимостью, построенной авторами данной работы...
Композит, включения, термическое сопротивление, теплопроводность, тепловой поток, вычислительные эксперименты
Короткий адрес: https://sciup.org/143170658
IDR: 143170658 | DOI: 10.7242/1999-6691/2020.13.1.3
Список литературы Исследование теплопроводности композитных материалов с шаровидным наполнителем
- Maxwell J.C. A treatise on electricity and magnetism. Vol. 1. Oxford University Press, 1873. 500 p.
- Meredith R.E., Tobias C.W. Conductivities in emulsions // J. Electrochem. Soc. 1961. Vol. 108. P. 286-290.
- Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия, 1974. 264 с.
- Эпов М.И., Терехов В.И., Низовцев М.И., Шурина Э.Л., Иткина Н.Б., Уколов Е.С. Эффективная теплопроводность дисперсных материалов с контрастными включениями // ТВТ. 2015. Т. 53, № 1. С. 48-53.
- Михеев В.А., Сулаберидзе В.Ш., Мушенко В.Д. Исследование теплопроводности композиционных материалов на основе силикона с наполнителями // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 7. С. 167-172.
- Sharapov A.I., Korshikov V.D., Chernykh A.A., Peshkova A.V. A method of researching the thermal conductivity coefficient of dispersion composite materials // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2020. Vol. 55, Iss. 1. P. 148-155.
- Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Эффективная теплопроводность композита в случае отклонений формы включений от шаровой // Мат. моделир. и числ. методы. 2014. № 4. С. 3-17.
- Ngo I.-L., Jeon S., Byon C. Thermal conductivity of transparent and flexible polymers containing fillers: A literature review // Int. J. Heat Mass Tran. 2016. Vol. 98. P. 219-226.
- Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Двусторонние оценки термического сопротивления неоднородного твердого тела // ТВТ. 2013. Т. 51, № 4. С. 578-585.
- Alshaer W.G., Nada S.A., Rady M.A., Del Barrio E.P., Sommier A. Thermal management of electronic devices using carbon foam and PCM/nano-composite // Int. J. Therm. Sci. 2015. Vol. 89. P. 79-86. 11. Khedari J., Suttisonk B., Pratinthong N., Hirunlabh J. New lightweight composite construction materials with low thermal conductivity // Cement Concr. Compos. 2001. Vol. 23. P. 65-70.
- Khedari J., Suttisonk B., Pratinthong N., Hirunlabh J. New lightweight composite construction materials with low thermal conductivity // Cement Concr. Compos. 2001. Vol. 23. P. 65-70.
- Chen Y.-M., Ting J.-M. Ultra high thermal conductivity polymer composites // Carbon. 2002. Vol. 40. P. 359-362.
- Hamilton R.L., Crosser O.K. Thermal conductivity of heterogeneous two-component systems // Ind. Eng. Chem. Fundamen. 1962. Vol. 1, no. 3. P. 187-191.
- Progelhot R.C., Throne J.L., Ructsch R.R. Methods for predicting the thermal conductivity of composite systems: A review // Polymer Eng. Sci. 1976. Vol. 16. P. 615-625.
- Weinan E., Engquist B. Multiscale modeling and computation // Notices Americ. Math. Soc. 2003. Vol. 50. P. 1062-1070.
- Weinan E., Engquist B., Li X., Ren W., Vanden-Eijnden E. The heterogeneous multiscale method: A review // Commun. Comput. Phys. 2007. Vol. 2, no. 3. P. 367-450.
- Шарапов А.И., Черных А.А., Ярцев А.Г., Пешкова А.В. Распространение теплового потока через материалы с шаровой полостью // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2019. Т. 9, № 1(30). С. 49-55.
- Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Влияние взаимного расположения шаровых включений на теплопроводность композита // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. 2014. № 5(56). С. 94-108.
- Жиров С.Г., Коптелов А.А., Милехин Ю.М. Теплопроводность гетерогенных материалов. Ч. 2. Метод расчета теплопроводности гетерогенных материалов с взаимопроникающими компонентами // Прикладная физика. 2005. № 4. С. 39-44.
- Xu Y., Kinugawa J., Yagi K. Development of thermal conductivity prediction system for composites // Mater. Trans. 2003. Vol. 44. P. 629-632.
- Bensoussan A., Lions J.L., Papanicolau G. Asymptotic analysis for periodic structures. American Mathem. Society, 2011. 392 p.
- Bouguerra A., Laurent J.P., Goual M.S., Queneudec M. The measurement of the thermal conductivity of solid aggregates using the transient plane source technique // J. Phys. D: Appl. Phys. 1997. Vol. 30. P. 2900-2904.
- Vadasz P. Heat conduction in nanofluid suspensions // J. Heat Tran. 2006. Vol. 128. P. 465-477.
