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高精度测量冰的导热系数
1
作者 张倩 李加乐 +4 位作者 宋一帆 张玄启 朱皓天 高博 张俊武 《物理实验》 2025年第7期13-18,共6页
探究了冰面准一维传热熔化过程的物理机制,设计了测量冰的导热系数的方法.该方法利用数值模拟将传热的冰块在一维方向无限微分切片,数字化薄片的温度、位置、时间等要素,将冰块视为结构体数组,建立新的理论模型,简化了传统传热模型复杂... 探究了冰面准一维传热熔化过程的物理机制,设计了测量冰的导热系数的方法.该方法利用数值模拟将传热的冰块在一维方向无限微分切片,数字化薄片的温度、位置、时间等要素,将冰块视为结构体数组,建立新的理论模型,简化了传统传热模型复杂且难以计算的数学问题处理.根据该理论模型自制了实验平台,并验证了该系统可实现冰的导热系数的高精度测量,实现了数字化、可视化的智能监测.与常用的热线法相比,该实验平台无需实时测温,且结构简单易操作,性能稳定可靠. 展开更多
关键词 冰 导热系数 熔化 高精度测量
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基于热线法探究冰的导热系数与温度的关系 被引量：1
2
作者 陈嘉希 夏湘芳 +3 位作者 钟振文 宋景良 陈光伟 刘宗华 《大学物理实验》 2025年第4期84-88,共5页
基于热线法测量材料导热系数原理结合半导体制冷片设计制作了冰的导热系数实验装置,与循环水冷系统配套置于冰柜中,对冰的导热系数进行测量。其测量过程为采用铂丝作为热线和开尔文四线制接线法,利用测量电压和电流计算出对应温度下铂... 基于热线法测量材料导热系数原理结合半导体制冷片设计制作了冰的导热系数实验装置,与循环水冷系统配套置于冰柜中,对冰的导热系数进行测量。其测量过程为采用铂丝作为热线和开尔文四线制接线法,利用测量电压和电流计算出对应温度下铂丝的电阻值,再换算出Pt100相同温度下的阻值,并记录下对应的时间,求出温度随时间对数的变化率。从而测得-28.7~-1.23℃的冰的导热系数在1.5至2.7 W/(m·K)之间,且冰的导热系数随温度的降低而升高,并可通过Origin软件准确拟合出其关系。 展开更多
关键词 热线法 冰的导热系数 半导体制冷 Origin拟合
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连续热源加载下二维热扩散长度的数值模拟与测量
3
作者 花艳 李笑玲 +5 位作者 韩玉晶 刘晓凤 李大伟 赵元安 帅坤 王焜 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第5期19-28,共10页
热扩散系数是大能量、高功率激光系统中光学元件的重要参数,关系到元件的抗激光损伤性能,但现有热扩散系数测量方法在多维热传导情况下的测量结果误差较大,且热扩散长度是热扩散系数测量的基础,因此采用有限元法仿真了热源连续加热下的... 热扩散系数是大能量、高功率激光系统中光学元件的重要参数,关系到元件的抗激光损伤性能,但现有热扩散系数测量方法在多维热传导情况下的测量结果误差较大,且热扩散长度是热扩散系数测量的基础,因此采用有限元法仿真了热源连续加热下的二维热传导并总结了热扩散长度与热扩散系数及加热时间之间的关系规律,据此提出了热源连续加热下测量二维热扩散长度的模型与方法。首先采用有限元分析建立模型仿真了一维热传导情况下的热扩散长度与热扩散系数的关系式并与数值解析表达式比较,二者符合较好,验证了使用连续热源与热扩散长度求解热扩散系数的可行性;之后扩展到二维热扩散情况,并讨论了热损失、样品厚度和热源加载时间对结果的影响;最后给出了实际测量方案,并给出提升测量精度措施。该工作为方便准确地测量材料或元件的热扩散长度提供思路,对制备高功率、大能量激光系统元件具有重要意义。 展开更多
关键词 连续热源 热扩散系数 热扩散长度 有限元法
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材料低温发射率测试装置及应用评估
4
作者 马佳玉 章俞之 +2 位作者 吴岭南 于云 宋力昕 《航天器环境工程》 2025年第3期270-275,共6页
为了准确评估航天器热控材料在空间深冷环境中的热辐射性能,研制了2套适用于低温条件下的材料发射率测试装置:基于稳态法的低温半球发射率测试装置和基于能量法的低温光谱发射率测试装置。前者可实现60~300 K全波段半球发射率测试,后者... 为了准确评估航天器热控材料在空间深冷环境中的热辐射性能,研制了2套适用于低温条件下的材料发射率测试装置:基于稳态法的低温半球发射率测试装置和基于能量法的低温光谱发射率测试装置。前者可实现60~300 K全波段半球发射率测试,后者可实现30~300 K、8~200μm中远红外波段的光谱发射率测试。测试对象分别为白漆涂层和柔性热控薄膜。结果表明其发射率随温度升高有显著变化,其中白漆涂层在60~220 K范围内的半球发射率由0.48升高至0.90。两套装置的测试合成标准不确定度均低于5%。上述测试系统可为航天器热控材料的低温性能评估和热设计提供可靠的数据支撑。 展开更多
关键词 低温 热控材料 光谱发射率 半球发射率 中远红外
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PCB封装胶膜复合改性及紫外老化机理研究
5
作者 张媛娟 申福花 +2 位作者 徐锦波 张立军 林欢 《太阳能学报》 北大核心 2025年第11期272-279,共8页
以聚乙烯醇缩丁醛/氮化硼/碳纳米管复合胶膜为研究对象,针对辐照时长和辐照度两个影响因素开展人工紫外照射实验,并通过瞬态电热技术测量其热物性。研究结果表明:复合胶膜在氮化硼与碳纳米管的质量比为5∶5时导热性能最佳;经过10 W/m^(2... 以聚乙烯醇缩丁醛/氮化硼/碳纳米管复合胶膜为研究对象,针对辐照时长和辐照度两个影响因素开展人工紫外照射实验,并通过瞬态电热技术测量其热物性。研究结果表明:复合胶膜在氮化硼与碳纳米管的质量比为5∶5时导热性能最佳;经过10 W/m^(2)辐照度的紫外照射后,复合胶膜的导热系数仍可达0.26 W/(m·K);随着辐照时长的增加,材料内部结构开始出现断裂和降解现象。通过液体核磁表征分析胶膜在紫外照射前后特征峰的变化,探究复合胶膜紫外老化机理以及交联反应和降解反应对材料导热性能的影响。 展开更多
关键词 光伏组件 导热性能 紫外辐射 封装胶膜 复合改性 瞬态电热技术
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维生素C掺杂对石墨烯纤维导热导电性能的影响
6
作者 张媛娟 申福花 +2 位作者 张立军 徐锦波 林欢 《功能材料》 北大核心 2025年第3期3158-3164,共7页
随着现代工业、国防和科技领域的迅猛发展,散热问题已成为制约多个领域进步的关键瓶颈。采用瞬态电热技术对不同浓度维生素C掺杂的石墨烯纤维进行了深入的热物性和电导率分析。研究发现,室温下氧化石墨烯纤维的导热系数为0.61 W/(m·... 随着现代工业、国防和科技领域的迅猛发展,散热问题已成为制约多个领域进步的关键瓶颈。采用瞬态电热技术对不同浓度维生素C掺杂的石墨烯纤维进行了深入的热物性和电导率分析。研究发现,室温下氧化石墨烯纤维的导热系数为0.61 W/(m·K),电导率为115.55 S/m;经2%维生素C还原后,石墨烯纤维导热系数提升至1.34 W/(m·K);经1%(质量分数)维生素C还原后,纤维电导率显著增加至1179.34 S/m。探究了石墨烯纤维中声子散射的热传导机制,利用阻温系数模型分析了石墨烯纤维在退火前后的结构尺寸。实验结果表明,经过电流热退火处理后,石墨烯纤维在室温下的导热系数提升了417.16%,结构尺寸增大了0.55倍。该研究可为石墨烯纤维导热导电性能的增强提供坚实的理论基础和技术支持。 展开更多
关键词 石墨烯纤维 维生素C 导热系数 电导率 结构尺寸
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稳态法测量高导热材料的热导率
7
作者 单雪妍 蒋申泽 +3 位作者 杨逸 翦知渐 谢中 周艳明 《物理实验》 2025年第9期38-43,共6页
设计了基于稳态法测量高导热材料热导率的方法.在待测样品一端以恒定功率加热、其他部分自由散热,达到稳恒态时测量其温度分布,获得拟合参量a;在待测样品轴线位置以恒定功率加热而表面散热,达到稳恒态时测量其表面温度,获得表面散热系... 设计了基于稳态法测量高导热材料热导率的方法.在待测样品一端以恒定功率加热、其他部分自由散热,达到稳恒态时测量其温度分布,获得拟合参量a;在待测样品轴线位置以恒定功率加热而表面散热,达到稳恒态时测量其表面温度,获得表面散热系数h,由此得到材料的热导率.推导了测量模型的理论公式,并搭建实验装置对多种样品进行测量.用该装置测得纯铝的热导率为236 W/(m·K),纯铜的热导率为396 W/(m·K),测量结果与标准参考值吻合.该方法无需考虑待测物体的表面漏热,也不用测量物体的热流密度,测量装置更换样品方便、结构简单、准确度高,具有良好的实用性. 展开更多
关键词 热导率 稳态法 表面散热系数 稳态温度分布
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准稳态法测量物体导热系数的误差探究
8
作者 黄运洋 黄颖怡 林志萍 《物理与工程》 2025年第3期218-222,共5页
准稳态法测量导热系数实验因操作简便、加热时间较短而被广泛采用。但常规的准稳态法中忽略热扩散方程解的级数部分会导致一个系统误差。使用引入级数部分的改进公式,导热系数变小。而且导热系数依赖于改进公式中含时参数的不同取值。... 准稳态法测量导热系数实验因操作简便、加热时间较短而被广泛采用。但常规的准稳态法中忽略热扩散方程解的级数部分会导致一个系统误差。使用引入级数部分的改进公式,导热系数变小。而且导热系数依赖于改进公式中含时参数的不同取值。利用改进公式,可以计算在不同的含时指数系数下导热系数的系统误差;也可以计算针对不同材料,可节省的实验时间。准稳态法测量物体导热系数可以作为物理相关专业本科生物理创新实验,帮助大学生掌握导热系数测量原理和系统误差的分析方法。 展开更多
关键词 导热系数 传热学 准稳态 误差分析
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材料热物性测试的研究现状及发展需求 被引量：32
9
作者 陈桂生 廖艳 +2 位作者 曾亚光 付志勇 邓丽娟 《中国测试》 CAS 2010年第5期5-8,共4页
材料热物性是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键参数,是材料最基本的性能之一,在科学研究、工程设计、工业生产等领域应用十分广泛,也是各行业节能技术发展的基础。通过对材料热物性发展历史、国内外研究现状的分析,... 材料热物性是对特定热过程进行基础研究、分析计算和工程设计的关键参数,是材料最基本的性能之一,在科学研究、工程设计、工业生产等领域应用十分广泛,也是各行业节能技术发展的基础。通过对材料热物性发展历史、国内外研究现状的分析,比较了我国与发达国家在防护热板法导热系数装置研究上的差距,阐明了热物性测试的重要意义及我国在材料热物性测试领域仍未建全量值传递体系的不足。 展开更多
关键词 材料热物性 防护热板法 导热系数 热学微系统 标准物质 量值传递体系
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瞬态热传导问题的优化设计与灵敏度分析 被引量：19
10
作者 顾元宪 赵红兵 +1 位作者 亢战 关振群 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期158-165,共8页
研究瞬态热传导问题的优化设计和灵敏度分析方法．在有限元离散和时间差分方法基础上，给出了瞬态热传导问题以及一般瞬态问题的灵敏度计算公式，讨论了直接法和伴随法两种计算格式的特点．对瞬态约束函数采用了临界点约束方法，研究了... 研究瞬态热传导问题的优化设计和灵敏度分析方法．在有限元离散和时间差分方法基础上，给出了瞬态热传导问题以及一般瞬态问题的灵敏度计算公式，讨论了直接法和伴随法两种计算格式的特点．对瞬态约束函数采用了临界点约束方法，研究了结构温度场优化、特别是连续体形状优化的数值方法．在大型有限元分析与优化设计软件JIFEX中实现了上述方法，由数值算例表明了本文方法的应用及其有效性． 展开更多
关键词 热分析 灵敏度 热传导 瞬态热传导 优化设计
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常功率平面热源法测试耐火材料热物性的研究 被引量：14
11
作者 周孑民 朱再兴 +3 位作者 谢东江 李浩 陈伟 张永星 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1467-1472,共6页
在对常功率平面热源法基本原理深入分析的基础上,根据其在第二类边界条件下半无限大物体一维导热的数学模型,研制一套低导热系数材料的热物性测量装置,并结合相关文献通过数值计算获得高斯误差补函数一次积分较为精确的解。设计的测试... 在对常功率平面热源法基本原理深入分析的基础上,根据其在第二类边界条件下半无限大物体一维导热的数学模型,研制一套低导热系数材料的热物性测量装置,并结合相关文献通过数值计算获得高斯误差补函数一次积分较为精确的解。设计的测试系统采用数据采集卡DUT5000,利用VB编程技术对温度进行实时采集及处理,测定8种耐火砖和陶瓷纤维的导热系数和导温系数。研究结果表明,本研究所设计的测试系统所得导热系数和导温系数与文献中的结果相对误差不超过6%,具有结构简单、操作方便、测试时间短、精度较高等特点。 展开更多
关键词 导热系数 导温系数 常功率平面热源法 误差分析 数值计算
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基于Neumann展开Monte-Carlo有限元法的随机温度场分析 被引量：14
12
作者 李金平 陈建军 +2 位作者 刘海锋 徐健 黄宵忭 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期453-457,共5页
利用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法,对导热系数、换热系数、热流密度、环境温度以及内热源等物理参数同时具有随机性的温度场问题进行了分析,给出了节点温度响应的均值、变异系数和节点温度落在某一区间内的概率计算公式.通过算... 利用Neumann展开Monte-Carlo随机有限元法,对导热系数、换热系数、热流密度、环境温度以及内热源等物理参数同时具有随机性的温度场问题进行了分析,给出了节点温度响应的均值、变异系数和节点温度落在某一区间内的概率计算公式.通过算例考察了各随机变量的变异性大小对节点温度响应的影响,并表明随着结构的自由度数目增大,文中方法呈现出计算效率高的优点. 展开更多
关键词 Neumann展开 MONTE-CARLO法 随机有限元 随机温度场
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热针法测量材料导热系数研究 被引量：24
13
作者 谢华清 王锦昌 +1 位作者 程曙霞 刘岩 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第1期6-9,共4页
研究了可测量软性材料导热系数的热探针法 ,所用热探针由 2 0匝直径为 0 .0 2 mm的漆包铜丝紧密封进外径为 0 .3 m m的不锈钢针管制成 ,铜丝同时起加热和测温元件作用 .理论和实验研究表明 ,采用适当延迟测量时间可以克服因热针壁厚引... 研究了可测量软性材料导热系数的热探针法 ,所用热探针由 2 0匝直径为 0 .0 2 mm的漆包铜丝紧密封进外径为 0 .3 m m的不锈钢针管制成 ,铜丝同时起加热和测温元件作用 .理论和实验研究表明 ,采用适当延迟测量时间可以克服因热针壁厚引起的误差 .测量误差估计小于± 3 % 展开更多
关键词 热针法 测量 材料 导热系数
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“负热膨胀”氧化物材料ZrW_2O_8的研究现状 被引量：17
14
作者 沈容 王聪 王天民 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期1089-1094,共6页
在0.5～1050K温度区间,ZrW2O8具有强烈的各向同性“负热膨胀”(NTE)效应,其负热膨胀可由骨架结构中存在低能刚性单元模型(RUMs)来解释.本文综述了近几年来对ZrW2O8负热膨胀特性及其负热膨胀机理的研究,并对其相变及相变机制做了综述.
关键词 氧化物材料 负热膨胀 ZRW2O8 骨架结构 锆钨复合氧化物 低能刚性单元模型 热性质 相变
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R_2O-MO-Al_2O_3-SiO_2玻璃配方与热膨胀系数关系的支持向量回归研究 被引量：8
15
作者 温玉锋 蔡从中 +2 位作者 裴军芳 朱星键 肖婷婷 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期66-70,74,共6页
不同配方的玻璃一般具有不同的热膨胀系数。根据R2O-MO-Al2O3-SiO2(R为碱金属元素,M为碱土金属元素)系统玻璃在不同氧化物组成(SiO2,MgO,CaO,SrO,BaO,Na2O和K2O)下的热膨胀系数实测数据集,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(S... 不同配方的玻璃一般具有不同的热膨胀系数。根据R2O-MO-Al2O3-SiO2(R为碱金属元素,M为碱土金属元素)系统玻璃在不同氧化物组成(SiO2,MgO,CaO,SrO,BaO,Na2O和K2O)下的热膨胀系数实测数据集,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立了玻璃的不同配方与其热膨胀系数关系的SVR预测模型,并与基于BPNN神经网络模型的预测结果进行了比较。结果表明:对于相同的训练样本和检验样本,支持向量回归的玻璃的热膨胀系数模型始终比BPNN模型具有更高的预测精度;增加训练样本数有助于提高所建SVR预测模型的泛化能力;基于留一交叉验证法(LOOCV)的SVR预测的均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分误差(MAPE)均为最小。本研究表明:SVR是一种预测不同配方玻璃的热膨胀系数的有效方法。 展开更多
关键词 玻璃 热膨胀系数 支持向量机 粒子群算法 留一交叉验证法 回归分析 预测
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木材导热系数的支持向量回归预测 被引量：7
16
作者 蔡从中 温玉锋 +2 位作者 朱星键 裴军芳 肖婷婷 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期960-964,共5页
根据木材在不同影响因素(密度、含水率和比重)下沿横纹方向(包括径向和弦向)的导热系数的实测数据集,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立了木材沿不同方向的导热系数的预测模型,并与通过类比法(ANA)导出的理论模... 根据木材在不同影响因素(密度、含水率和比重)下沿横纹方向(包括径向和弦向)的导热系数的实测数据集,应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立了木材沿不同方向的导热系数的预测模型,并与通过类比法(ANA)导出的理论模型和BP神经网络(BPNN)模型进行了比较。结果表明:基于相同的训练样本和检验样本,木材导热系数的SVR模型比其ANA模型或BPNN模型具有更高的预测精度;增加训练样本数有助于提高SVR预测模型的泛化能力;基于留一交叉验证法(LOOCV)的SVR模型预测的最大绝对百分误差(MPE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分误差(MAPE)均为最小。因此,SVR是一种预测木材导热系数的有效方法。 展开更多
关键词 木材 导热系数 支持向量机 粒子群算法 留一交叉验证法 回归分析 预测
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新一代高导热金属基复合材料界面热导研究进展 被引量：12
17
作者 常国 段佳良 +2 位作者 王鲁华 王西涛 张海龙 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期72-78,87,共8页
热物理性质不同的材料之间存在界面热阻,界面热阻对热传输过程产生极大的影响,并在很大程度上决定了复合材料的导热性能。金刚石颗粒增强金属基复合材料(Metal matrix composites,MMCs)充分发挥了金刚石的高热导率和低热膨胀系数的优点... 热物理性质不同的材料之间存在界面热阻,界面热阻对热传输过程产生极大的影响,并在很大程度上决定了复合材料的导热性能。金刚石颗粒增强金属基复合材料(Metal matrix composites,MMCs)充分发挥了金刚石的高热导率和低热膨胀系数的优点,有望获得高的热导率以及与半导体相匹配的热膨胀系数,可满足现代电子设备在散热能力上提出的越来越高的要求,作为新一代电子封装材料已引起广泛关注。界面热导(界面热阻的倒数)既是决定复合材料导热能力的关键因素,也是研究的难点,复合材料制备工艺、界面改性方式(金属基体合金化或金刚石表面金属化)以及改性金属种类均会影响界面热导。详细论述了界面热导理论及实验研究的最新成果,并对金刚石/金属复合材料在未来研究中面临的主要问题进行探讨。 展开更多
关键词 电子封装材料 界面热导 金刚石 金属基复合材料 热导率
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具有区间参数的瞬态温度场数值分析 被引量：9
18
作者 李金平 陈建军 +1 位作者 刘国梁 李军锁 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期463-466,共4页
针对不确定结构的瞬态热传导问题,提出一种将结构的各个物理参数和温度的初、边值条件均视为区间变量,并利用区间分析进行处理的方法。对具有区间参数的热传导抛物型方程的求解,在空间域上利用有限单元离散,在时间域上利用差分离散,将... 针对不确定结构的瞬态热传导问题,提出一种将结构的各个物理参数和温度的初、边值条件均视为区间变量,并利用区间分析进行处理的方法。对具有区间参数的热传导抛物型方程的求解,在空间域上利用有限单元离散,在时间域上利用差分离散,将区间分析和常规的有限元法相结合,建立了基于单元的区间有限元方法。利用矩阵摄动公式求解结构的区间有限元方程,获得了结构瞬态温度场响应的范围。通过一瞬态热传导问题的算例表明该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 区间分析 区间参数 矩阵摄动 温度场 不确定性
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据热扩散率最小离散度确定导热系数的新热探针法 被引量：10
19
作者 陈则韶 李川 +2 位作者 程文龙 胡芃 邱邢海 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期312-317,共6页
本文介绍了一种新的用热探针测导热系数的方法 ,它与传统方法不同 ,不是从模型的算式中直接求出导热系数 ,而是从误差分析出发 ,据导热系数λ误差最小时热扩散率α的离散度也最小的原理导出的方法 .理论和实验证明了该方法可以消除实验... 本文介绍了一种新的用热探针测导热系数的方法 ,它与传统方法不同 ,不是从模型的算式中直接求出导热系数 ,而是从误差分析出发 ,据导热系数λ误差最小时热扩散率α的离散度也最小的原理导出的方法 .理论和实验证明了该方法可以消除实验不满足理论模型和测试者主观性的误差 ,有与热丝法相当的高精度 .本方法已编成数据处理软件 。 展开更多
关键词 导热系数 热扩散率 最小离散度 热探针法
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组合实心圆柱体热传导瞬态分析的状态变量法 被引量：8
20
作者 盛宏玉 李和平 +1 位作者 叶建乔 巫绪涛 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期247-251,共5页
引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了组合实心圆柱体热传导问题的状态方程,对其进行了热传导瞬态分析.为检验该方法的有效性,针对某一给定的初始温度分布给出了精确解答.算例表明,该算法的求解精度较高,对于分析圆柱体的热... 引入状态空间理论,并在时域内应用差分格式,建立了组合实心圆柱体热传导问题的状态方程,对其进行了热传导瞬态分析.为检验该方法的有效性,针对某一给定的初始温度分布给出了精确解答.算例表明,该算法的求解精度较高,对于分析圆柱体的热传导瞬态过程非常有效.同时,该方法还可进一步推广用于叠层圆柱壳的瞬态热应力分析. 展开更多
关键词 组合结构 状态方程 差分 热传导 瞬态分析
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