熱性能的案例
精準洞察熱性能：T3Ster 熱阻測試儀的強大優勢
（三）熱仿真模型校準
T3ster 的測試結果可生成熱阻熱容模型，供熱仿真軟件使用。同時，其測試數據能夠用于校準詳細的仿真模型，提高熱仿真的準確性和可靠性，使得工程師在設計階段能夠更準確地預測產品的熱性能，減少設計迭代次數，縮短產品上市時間 。
（四）研發創新
在半導體和電子領域的研發過程中，T3ster 可用于研究半導體器件的熱特性，評估新型封裝材料和結構的熱性能。通過對新設計和新材料的熱測試，為技術創新提供數據支持，推動行業的技術進步 。
在半導體和電子設備行業對熱管理要求日益嚴苛的今天，T3ster 熱阻測試儀憑借其卓越的測試性能、廣泛的應用范圍和強大的功能，成為熱特性測試領域的佼佼者。無論是半導體制造商、電子系統設計工程師，還是科研人員，T3ster 都能為其提供精準、高效的熱測試解決方案，助力產品性能提升與技術創新。
展開 哈工大《Sci China Mater》：微觀結構調控優化高熵非晶合金磁熱性能
：在外加磁場變化為0.45和5 T之間的縮放磁熱曲線，使用兩個參考溫度(a)和一個參考溫度(b)，(c) 在外磁場變化為5T條件下，使用兩個參考溫度獲得的不同高熵合金纖維的縮放磁熱曲線的重疊情況；(d)不同磁熱行為參數隨電流密度變化曲線
圖9 制備態和電流退火態高熵合金纖維與報道的磁熱高熵合金性能對比（5 T變化磁場）
總的來說，本文使用電流退火技術，通過對微觀結構調控以進一步優化x = 3纖維的磁熱性能。
連續纖維增強高性能熱塑性復合材料 應用現狀
連續纖維增強高性能熱塑性復合材料（CF/PEEK，CF/PPS等），相比于傳統熱固性復合材料，具有更明顯的性能優勢，滿足航空領域應用的多種需求。隨著國外基礎研究的深入和工業制造能力的提升，以及材料成本和制造成本的降低，近年來CF/PEEK熱塑性復合材料憑借優異的性能開始在眾多領域開展應用研究。目前，處于研究階段的部件主要集中在航空、航天、船舶、石油以及高端民用制造領域。部分已經應用和正在科研攻堅的部件如圖5所示，這些應用和研究進展表明連續纖維增強高性能熱塑性復合材料，尤其是CF/PEEK熱塑性復合材料的廣闊前景。
圖5 CF/PEEK熱塑性復合材料已經應用和正在研發的部件實例
（a）衛星支架或蒙皮；（b）機翼前緣；（c）彈艙門；（d）發動機機匣和風扇葉片；（e）直升機旋翼槳轂和起降支承；（f）采油管道
國內對于連續纖維增強高性能熱塑性復合材料制件的結構設計與應用尚處于起步階段，高性能熱塑性復合材料的上游材料即高性能熱塑性預浸料的批量化生產尚屬空白，追趕國外高性能熱塑性復合材料設計和制造技術，積累國內熱塑性復合材料設計和制造經驗仍是當前研究的重要內容。
原文出處：
連續纖維增強高性能熱塑性樹脂基復合材料的制備與應用（點擊“題目”可鏈接全文）
肇 研，劉寒松
2020, 48(8): 49-61
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000209
展開 莫雅超 等：CaO/Ca(OH)2核殼結構顆粒的制備及其儲熱性能
1.2 顆粒性能確定方法
核殼結構顆粒可分為外部的碳化硅陶瓷外殼和內部的儲熱材料兩部分，以下簡稱為殼體和芯體，用于檢測的殼體和芯體由成型的核殼結構顆粒壓裂后分離得到。為了測定殼體的微觀結構和元素組成，使用掃描電子顯微鏡(日本電子JEOL，JSM-7800F Prime)觀察了殼體的表面形貌，并進行了X射線能譜分析(EDS)測定殼體元素組成。為了測定顆粒的機械強度，使用文騰力學性能檢測儀測定了單顆粒的壓碎強度，為了分析殼體的化學成分以及強度形成的原因，使用多晶衍射儀(日本理學，smartlab9)對殼體進行了XRD成分分析。為了探究殼體對氣體擴散的影響，使用孔隙率分析儀(美國康塔，poremaster33)分別測定了核殼結構顆粒、芯體和殼體的孔徑分布。用同步熱分析儀(PerkinElmer，STA8000)分別對核殼結構顆粒和芯體進行了儲熱實驗，比較了外層是否包裹殼體對反應速率的影響。
為了測定核殼結構顆粒的儲放熱性能，使用管式爐將顆粒加熱至550 ℃并恒溫維持40 min進行儲熱，之后將顆粒移至充滿飽和水蒸氣的烘箱中進行放熱，通過測定顆粒儲放熱過程中質量的變化計算得到顆粒的有效轉化率，公式如下：
其中， 為顆粒在放熱過程中的轉化率， 為水合后顆粒總質量， 為水合前顆粒總質量。 和 分別為氫氧化鈣與水蒸氣的相對分子質量。顆粒的質量儲熱密度由轉化率和純氫氧化鈣的質量儲熱密度相乘得到。為了測定顆粒的循環穩定性，對顆粒進行了25次儲放熱循環實驗，觀察顆粒在循環過程中儲熱密度的變化以及是否發生開裂或破碎，使用掃描電子顯微鏡(JEOL公司，JSM-7800F Prime)分別對循環后的顆粒和未經循環的顆粒進行了微觀形貌觀察，并進行了對比分析。
展開 
《AFM》：納米晶硅納米棒的熱性能研究！
雖然對于熱電應用來說，超低的導熱系數是必不可少的，但在微電子的熱管理中，高的熱耗散速率是必不可少的。因此，了解納米尺度的熱輸運對于為特定的應用設計具有優化的熱性能的結構是至關重要的。在納米尺度上控制熱能傳遞和熱學性質在許多應用中變得至關重要，因為這往往會限制器件的性能。
來自西班牙貝拉特拉大學的學者研究了自支撐納米硅膜的納米尺度結構對熱導率的影響，以及制成懸浮式光機械納米棒時比表面積比的增加對熱導率的影響。本文還表征了不同的晶粒尺寸分布和幾何尺寸對導熱系數的相對影響，并闡明了不同的粒度分布和幾何尺寸對導熱系數的相對影響。采用微時域熱反射方法研究了自支撐納米硅膜的熱導率，發現熱導率急劇下降，降至10Wm-1K-1以下，且晶粒越小，熱導率下降幅度越大。在光機械納米結構中，由于表面散射競爭降低導熱系數，這種等比在膜中要小。最后，本文介紹了一種新的通用非接觸式表征技術，該技術可以適用于任何支持熱移光學諧振的結構。
展開 什么是熱塑性塑料？和熱固性塑料有什么區別？（附性能表格）
這種材料稱為熱固性塑料。
熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學鍵，成為三度的網狀結構，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。
酚醛、服醛、三聚氰胺甲醛、環氧、不飽和聚酯、有機硅等塑料，都是熱固性塑料。
主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在惡劣環境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的應該是炒鍋鍋把手和高低壓電器。
熱塑性塑料性能與應用
材料名稱
特征
應用分類
應用情況
優點
缺點
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）
1. 力學性能和熱性能均好，硬度高，表面易鍍金屬
2. 耐疲勞和抗應力開裂、沖擊強度高
3. 耐酸堿等化學性腐蝕
4. 價格較低
5.
展開 高性能熱塑性復合材料在航空發動機短艙上的應用
樹脂基復合材料以其輕質高強、抗疲勞、耐腐蝕等一系列性能優勢，逐漸發展成為航空結構不可或缺的材料體系。按照基體樹脂的種類，可以將樹脂基復合材料分為熱固性和熱塑性兩大類。由于熱塑性復合材料預浸料制備及成型加工困難大，限制了其在飛機及發動機結構的廣泛應用。以往針對熱固性復合材料的研究較多，應用也較為成熟。然而熱固性復合材料的韌性不足，受低速沖擊載荷存在敏感的分層問題，限制了其在航空結構上的進一步應用。
熱塑性樹脂由于本身的凝聚態結構賦予其高韌性，使其復合材料相對傳統的熱固性復合材料具有更為優異的性能，以及廣闊的應用前景。除性能要求外，國內外對于航空業的環保性提出了更高的要求，歐盟據此提出了針對性的大型科研計劃——“清潔天空（Clean Sky）”計劃，目的在于通過降低能耗和噪聲污染，減小航空運輸對環境的影響。由于熱塑性復合材料的成型過程中不發生化學反應，因此具有可回收再利用的獨特優勢，在提升性能的同時，對環境友好。同時，其預浸料可在常溫下無限期儲存，成型效率高，能夠有效降低制造成本。
由
于
以上優勢，熱塑性復合材料已在大型民航飛機、直升機等航空領域取得廣泛應用。如空客 A350 飛機機身卡箍采用 TenCate 公司的碳纖維織物增強 PPS熱塑性復合材料制造，如圖 1 所示；空客 H–160 直升機采用碳纖維增強 PEEK 熱塑性復合材料代替原鈦合金材料制造旋翼槳轂中央件，在降低制造成本、減輕重量的同時，提高了結構損傷容限及可維護性，標志著熱塑性復合材料在直升機主承力結構上的成功應用，如圖 2所示。
展開 具有高效電磁屏蔽和熱管理性能的石墨烯納米片復合材料
圖5.薄膜的電磁屏蔽性和熱管理性能示意圖。
END
★ 平臺聲明
部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！
基于扁平熱管的電池熱管理系統耦合模型與熱電性能分析
最后，該團隊研究了不同FHP結構參數（包括均熱板厚度、FHP總厚度、FHP總長度）對電池熱電特性的影響機制。結果表明，FHP蒸汽腔厚度或FHP總厚度的減小不僅會增加蒸汽熱阻，同時也加劇了FHP傳熱能力的不均勻分布，使電池的熱性能惡化。FHP總長度的變化會導致FHP總傳熱熱阻的變化，影響電池的整體性能。相關研究成果以“A coupled model and thermo-electrical performance analysis for flat heat pipe-based battery thermal management system”為題發表于《Applied Thermal Engineering》。
展開 強度丨南航：航空發動機和燃氣輪機熱端部件的熱腐蝕-疲勞性能與壽命預測方法研究進展
國內外雖然針對渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞性能開展了一定的實驗研究，一定程度上揭示了熱腐蝕對疲勞失效的影響。然而，這些實驗研究主要是基于對高溫合金進行預先熱腐蝕然后開展疲勞試驗[57,58]，實驗條件與渦輪材料服役環境（即燃氣-海洋環境耦合的服役環境）有所不同，不能實時反映熱腐蝕與機械載荷的交互作用。通常，機械載荷的作用往往會加速熱腐蝕的發生，而熱腐蝕又將反過來促進渦輪材料在機械載荷作用下疲勞裂紋的萌生和擴展[8,59,60]。因此，開展熱腐蝕-疲勞載荷耦合作用下渦輪材料的疲勞失效機理和規律仍有待于進一步研究，且燃氣-海洋環境耦合作用下的測試裝備仍有待于發展[61,62,63]。此外，目前所開展的渦輪葉片高溫合金熱腐蝕-疲勞性能主要是其低周疲勞性能研究，對熱腐蝕-高周疲勞性能研究較少。熱腐蝕對渦輪葉片高溫合金高周疲勞失效的影響也很顯著[47]。對于渦輪葉片而言，由于其服役溫度高，熱腐蝕損傷嚴重，且其受到氣動載荷的作用而往往發生高周振動疲勞失效。開展渦輪葉片材料在燃氣-海洋環境耦合作用下的振動疲勞失效機理和規律研究對渦輪葉片的疲勞強度/壽命設計意義重大，也仍需進一步的研究。
圖7 高溫合金熱腐蝕-低周疲勞失效機理[39,54,55,56]
Fig.7 Hot corrosion-low cycle fatigue failure mechanism of turbine blade superalloys[39,54-56]
2.2 渦輪盤高溫合金熱腐蝕-疲勞性能
與渦輪葉片高溫合金相似，熱腐蝕也顯著降低渦輪盤合金的疲勞壽命[64]。
展開 基于CFD分析和試驗的整車熱管理性能研究
隨著各類一維和三維商用仿真軟件的推陳出新，整車熱管理開發越來越倚重于運用各類軟件來驗證方案，以期達到更佳效果的同時減少開發周期和成本，學者們在此方面做了大量的研究和實踐。文章采用CFD仿真結合整車環境模擬倉試驗的方法，驗證了一系列優化方案對整車熱管理性能的貢獻，選擇了最優的方案組合進行應用，幫助車型通過熱平衡考核，對其他車型的開發也有很好的借鑒意義。
1現狀分析
在某新車型項目開發中，出現了整車熱平衡考核無法通過，冷卻性能嚴重不足的情況。主要表現為：爬坡工況和高速工況水溫快速超過118
℃
的報警限值，儀表報警，整車空調停止工作進入熱保護狀態；在連續爬坡工況中，還出現了發動機工作粗暴，功率和扭矩逐漸下降的現象。
通過采集發動機水溫、進氣溫度、發動機控制單元控制數據等參數并分析后，將問題歸結為3方面：1）散熱系統性能不足，導致水溫超標；2）停機后無法有效降低缸體和增壓器溫度；3）中冷器性能不足，導致連續爬坡工況下發動機進氣溫度超標，爆振增加，功率和扭矩丟失。
2方案制定
2.1優化格柵
增大車輛上、下格柵開口面積可以有效增加機艙進風量，但過大的開口會影響整車視覺美觀性，對異物的阻擋效果也會降低，導致散熱器過早的損壞；機艙進風量的增加意味著整車風阻的增大，這也會對整車油耗產生不利影響。因此，選擇合適的格柵開口面積非常重要。
根據格柵造型、格柵與冷卻模塊的位置關系，制定了格柵開口增大方案，如圖1所示。對方案進行了仿真分析，分析結果，如表1所示。
展開 
鼓式制動器熱衰退性能的仿真分析
1 案例背景
制動器長時間在高負荷狀態下工作或者在連續制動的情況下，隨著制動次數的增加會導致制動力不足以致剎車距離變長的現象就是熱衰退。鼓式制動器由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱。常用的制動襯片在溫度上升到一定程度后會使得制動器溫度急劇上升，出現熱衰退現象，制動蹄受熱過度磨損，導致表面不平整使實際的接觸面積減少，引起制動效率下降。利用有限元分析可以模擬制動鼓在各種制動條件下的瞬態溫度場，為設計階段了解制動器的熱衰退性能提供指導。
2 鼓式制動器溫度場的熱傳遞模型與試驗結果
2.1 鼓式制動器物理模型的簡化
對于有機摩擦材料的襯片，在停車制動期間產生的熱量約有 95%為制動鼓和制動盤吸收，剩余的5%的熱量由摩擦片或制動襯塊所吸收，由此對鼓式制動器的物理模型簡化如下：
1）制動器與外部環境隔離，無空氣流動，摩擦片本身導熱性很差，且由于與制動蹄之間用鉚釘連接，接觸傳熱阻很大，傳導熱量很小，故忽略不計。忽略制動器其他零件對生熱和傳熱過程的影響。
2）制動器在摩擦中產生的熱量全部被制動鼓所吸收。
3）制動底板的作用是固定制動蹄和阻擋異物進入制動鼓內部，雖然與制動鼓的側面間隙很小，但是沒有直接接觸，假設二者之間沒有熱量傳遞。
2.2 鼓式制動器熱衰退性能試驗
熱衰退試驗在滿載的整車上進行，車輛總重14 噸，軸距4.5m，地面滾動阻力系數為0.018，制動力分配系數為0.47；車輛行駛初始速度v1=65km/h，單個周期制動末速度v2=30km/h，制動鼓內溫度t 范圍為60℃～90℃，20 個周期連續制動，單次制動周期T 為60s。
試驗采用接觸式熱電偶測量制動鼓內表面的溫度。
展開 CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內部流動及傳熱傳質過程，優化熱傳輸性能
<p>熱管作為一種高效的傳熱元件，其工作原理基于熱傳導和相變過程。它通常由管殼、吸液芯和端蓋組成，內部充注適量的工作液體。在不消耗外部能源的情況下快速傳遞熱量。熱管因其高效的熱傳導性能，被廣泛應用于各種需要有效散熱的領域，如航空航天器的熱控、電子設備的冷卻等。</p><p>盡管熱管在實際應用中已經展現出了其優越的性能，但在設計和優化過程中仍然面臨諸多挑戰。實驗測試雖然能夠提供真實的數據，但往往成本高昂且周期長。此外，實驗條件難以完全控制，可能會受到環境因素的影響。因此，仿真技術在熱管設計和優化過程中起到了至關重要的作用。</p><p><strong>熱管模擬仿真目的</strong></p><p>通過CFD技術模擬熱管的實際工作過程，以預測和優化其熱傳輸性能。仿真可以實現以下幾個目的：</p><p><strong>設計優化：</strong>基于仿真數據，可以調整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結構等關鍵參數，以最大化其熱傳輸效率。</p><p><strong>性能預測：</strong>通過CFD技術，可以預測熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應速度等關鍵參數。</p><p><strong>流動與傳熱特性分析：</strong>揭示熱管內部的流體流動和傳熱特性，觀察到流體在熱管內的流動路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關鍵信息。</p><p><strong>穩定性與可靠性評估：</strong>評估熱管在不同運行條件下的穩定性和可靠性。包括長時間運行、負荷變化、環境變化等多種情況。</p><p><strong>熱管仿真的難點</strong></p><p><strong>物理模型復雜性：</strong>熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動、相變現象、復雜的傳熱機制以及毛細力驅動的回流效應，這些都需要高精度的數學模型來描述。
展開 CFDPro熱管仿真 | 模擬熱管內部流動及傳熱傳質過程，優化熱傳輸性能
熱管作為一種高效的傳熱元件，其工作原理基于熱傳導和相變過程。它通常由管殼、吸液芯和端蓋組成，內部充注適量的工作液體。在不消耗外部能源的情況下快速傳遞熱量。熱管因其高效的熱傳導性能，被廣泛應用于各種需要有效散熱的領域，如航空航天器的熱控、電子設備的冷卻等。
盡管熱管在實際應用中已經展現出了其優越的性能，但在設計和優化過程中仍然面臨諸多挑戰。實驗測試雖然能夠提供真實的數據，但往往成本高昂且周期長。此外，實驗條件難以完全控制，可能會受到環境因素的影響。因此，仿真技術在熱管設計和優化過程中起到了至關重要的作用。
熱管模擬仿真目的
通過CFD技術模擬熱管的實際工作過程，以預測和優化其熱傳輸性能。仿真可以實現以下幾個目的：
設計優化：基于仿真數據，可以調整熱管的幾何形狀、管徑、管長、翅片結構等關鍵參數，以最大化其熱傳輸效率。
性能預測：通過CFD技術，可以預測熱管在不同工況下的溫度分布、壓力變化、傳熱效率以及響應速度等關鍵參數。
流動與傳熱特性分析：揭示熱管內部的流體流動和傳熱特性，觀察到流體在熱管內的流動路徑、流速分布、壓力分布以及溫度分布等關鍵信息。
穩定性與可靠性評估：評估熱管在不同運行條件下的穩定性和可靠性。包括長時間運行、負荷變化、環境變化等多種情況。
熱管仿真的難點
物理模型復雜性：熱管仿真涉及到兩相流、多組分流動、相變現象、復雜的傳熱機制以及毛細力驅動的回流效應，這些都需要高精度的數學模型來描述。
邊界條件設置：準確設定熱管兩端及壁面的熱通量、壓力、濕度等邊界條件是仿真結果準確性的關鍵，而在實際情況中這些條件可能會隨時間和空間變化。
微尺度效應：部分熱管內部結構具有微觀特征，如微槽、多孔介質等，這類微尺度效應對傳熱有顯著影響，但建模難度較大。
展開 熱仿真分享 | 動力電池PACK熱管理系統性能研究-STARCCM+
4.2、實驗方法
本次實驗在天津中國汽車技術研究中心進行，主要是對
所研發的基于液體的電動汽車動力電池熱管理系統冷卻和加熱性能進行測試，為系統優化和驗證模擬精度奠定基礎，公眾號-新能源電池熱管理。
系統流阻測試通過檢測系統進出水口壓力獲得，冷板表面溫度通過在冷板表面粘貼熱電偶得到；在系統冷卻性能測試中電池溫度通過集成在電源系統內的溫度采集點上傳至BMS獲得。具體實驗方法見表2。
4.3、實驗設備及測點布置
為了解系統性能，便于對系統進行更好匹配和優化，需要對系統不同部位的溫度檢測。具體的測點布置情況如圖8所示，實驗設備如圖9所示。
4.4、實驗結果及分析
通過對系統實驗數據處理，分析電池包溫度特性，從而評價系統性能。
4.4.1、基于液體熱管理系統流阻實驗驗證
通過實驗測得系統流阻為48kPa，相比模擬的51kPa，誤差在6%，在允許范圍內。模擬精度可以滿足設計。
4.4.2、快充冷卻性能實驗驗證
將含有液體熱管理的電源系統置于步入式高低溫箱進行實驗，調節高低溫箱溫度為40℃，相對濕度50%。當電池溫度達到35℃后，通過充放電設備對電源系統以1.5C進行充電，同時開啟液體熱管理系統，對電池進行冷卻，當SOC達到80%以后，充電倍率跳轉至0.3C至電池充滿。實驗結果如圖10所示。隨著充電進行，電池溫度先升高后降低，最高溫度為42℃，充電結束電池最高溫度為36℃，最低溫度為29℃，溫差7℃。相比模擬結果，最高溫度模擬精度為5.6%，充電結束溫度模擬精度為14%，溫差精度在12.5%，基本可以指導熱管理設計。
展開 