多孔氮化铝陶瓷具有高导热、耐熔盐腐蚀等优点在相变材料封装方面具有较大应用前景.本文采用微米计算机断层扫描(CT)得多孔氮化铝的灰度图像,并精准重构三维孔隙结构.并采用四参数随机生长、堆积颗粒、维诺结构等数值方法建立结构模型.基于介观尺度的格子玻尔兹曼方法(LBM),计算了多孔陶瓷的有效热导率,结果表明维诺结构与CT真实重构的热导率接近.采用三维焓法LBM模拟了多孔骨架内的相变传热过程,获得了孔隙尺度对流相变的传热机理,并分析了不同孔隙率时的储热密度和复合材料的有效热导率.基于CT扫描和LBM的相变传热模拟有助于快速分析骨架的热特性,为多孔骨架的设计提供理论基础.
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