為了探究電沉積法制備金屬泡沫微觀孔胞結(jié)構(gòu)對(duì)滲透特性的內(nèi)在作用機(jī)理,針對(duì)不同結(jié)構(gòu)與材料的金屬泡沫完成了空氣滲透流動(dòng)實(shí)驗(yàn)。采用基于正五邊形寬骨架結(jié)構(gòu)的正十二面體的金屬泡沫孔胞模型,建立了金屬泡沫半經(jīng)驗(yàn)滲透模型;分析了金屬泡沫內(nèi)流動(dòng)阻力的變化規(guī)律,獲得了包括孔隙率和孔密度等不同微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)下金屬泡沫內(nèi)流體滲透特性。研究結(jié)果表明:小流速范圍內(nèi),金屬泡沫內(nèi)流體流動(dòng)為Darcy流態(tài),受黏性作用影響;大流速范圍內(nèi),金屬泡沫內(nèi)流體流動(dòng)為Forhheimer流態(tài),受慣性作用影響。電沉積金屬泡沫內(nèi)阻力因子的常數(shù)項(xiàng)為0.099 5,較粉末燒結(jié)金屬泡沫內(nèi)阻力因子的常數(shù)項(xiàng)明顯增大。提出了基于孔隙率與孔密度的金屬泡沫水力直徑修正計(jì)算模型,與正五邊形寬骨架模型預(yù)測(cè)結(jié)果相比誤差在±5%以內(nèi);獲得了單位長(zhǎng)度壓差的Darcy-Forhheimer型預(yù)測(cè)公式,預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的最大誤差在±15%以內(nèi),并提出了以孔隙率和水力直徑為變量的金屬泡沫滲透率K和慣性系數(shù)F的預(yù)測(cè)公式。 

【文章來(lái)源】：西安交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)示意圖

實(shí)驗(yàn)以空氣作為工作介質(zhì)�？諝庥陕輻U式空氣壓縮機(jī)提供，壓縮機(jī)內(nèi)的穩(wěn)壓罐穩(wěn)定系統(tǒng)氣體壓力，空氣由高準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)F010計(jì)量，電加熱器可以控制空氣的溫度。通道入口布置羅斯蒙特微壓力傳感器和Honeywell微差壓傳感器，分別測(cè)量入口壓力和進(jìn)出口壓差；通道入口和出口分別布置了3×3的T型Omega熱電偶測(cè)量溫度，實(shí)驗(yàn)段尺寸為140mm×100 mm×18 mm，測(cè)試金屬泡沫尺寸為40mm×100mm×18mm，圖2給出了金屬泡沫示意圖。實(shí)驗(yàn)段外殼由耐高溫、低導(dǎo)熱率PC板制成�？諝赓|(zhì)量流量mair的范圍為6～130kg/h；空氣溫度T的范圍為20℃～110℃。

式中：F為金屬泡沫的無(wú)量綱慣性系數(shù)；ρ為空氣密度。考慮了金屬泡沫中的慣性作用，流速越快，金屬泡沫中的慣性作用越顯著。圖3給出了單位長(zhǎng)度下壓差隨空氣流速的變化，從圖3中可以看出，隨著流速的增大，單位長(zhǎng)度壓差也明顯增大。同時(shí)，孔隙率與孔密度作為金屬泡沫最重要的兩個(gè)微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)參數(shù)，對(duì)單位長(zhǎng)度壓差的影響也十分明顯。對(duì)于金屬泡沫2、3、4、7，孔密度均為2.54mm-1，單位長(zhǎng)度壓差隨著孔隙率的增大而減小。這主要是由于較大孔隙率的金屬泡沫具有較大的孔徑和較小的流體固體接觸面積，因此耗損的泵功也相對(duì)較小。對(duì)于金屬泡沫1、3、5、6，孔密度從1.27mm-1逐漸增大到5.08mm-1，單位長(zhǎng)度壓差相應(yīng)急劇增大，這主要是由于孔密度的增大導(dǎo)致相同長(zhǎng)度內(nèi)更多的泡沫骨架和更復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)，會(huì)引起空氣流動(dòng)更大的擾動(dòng)和摩擦阻力。


本文編號(hào)：3280803