陶瓷泡沫肋筋的各向异性光谱辐射机理研究

基本信息
批准号:51806046
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:陈学
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴帅龙,范超,李佳奇,刘磊磊,王通
关键词:
参数辨识光谱辐射特性陶瓷泡沫肋筋实验测量各向异性
结项摘要

Ceramic foams have wide application requirements and development prospects in the technologies of solar-thermal conversion, combustion in porous media and so on. This research is carried out on the anisotropic spectral radiation mechanism of ceramic foam ligaments, in view of the spectral selectivity of foam ligaments, the microporosity of structure and the anisotropy of solid grains. This project is conducted based on the microstructural characterization and modeling of the ligaments. The main research contents include: the anisotropic spectral radiation model and calculation method for the ceramic foam ligaments, analysis of the spectral radiation properties of typical ceramic foam ligaments, the experimental measurement and parameter identification on the spectral radiation of the ceramic foam ligaments..Based on research, understand the anisotropic spectral radiation mechanism of the ceramic foam ligaments, establish its calculation method of spectral properties, experimental measurement method and the parameter identification method, to obtain the data of anisotropic radiation properties for typical ceramic foam ligaments and the impact mechanism and quantitative characterization on the foam radiation properties. This research can provide basic theoretical support for ceramic foams structure design, regulation of radiation properties, and the performance improvement of high temperature application system. It can also promote the development of thermal radiation, thermophysical properties measurement and other disciplines.

陶瓷泡沫在太阳能光热利用、多孔燃烧等技术中有广泛的应用需求和前景。本项目针对其肋筋材质的光谱选择性、结构的微孔性和晶粒各向异性特征,从肋筋微观尺度的结构表征及建模出发,开展陶瓷泡沫肋筋的各向异性光谱辐射机理研究。研究内容包括:陶瓷泡沫肋筋的各向异性光谱辐射模型及计算方法、典型陶瓷泡沫肋筋的光谱辐射特性分析、陶瓷泡沫肋筋的光谱辐射实验测量与参数辨识。.通过研究,掌握陶瓷泡沫肋筋的各向异性光谱辐射机理,建立其光谱辐射特性计算方法、实验测量手段及参数辨识方法,获得典型陶瓷泡沫肋筋的各向异性辐射特性数据及其对泡沫的介质辐射特性影响机制与量化表征。为陶瓷泡沫材料细观结构设计、辐射特性调控、高温应用系统性能改进提供基础理论支持,促进热辐射、物性测量等学科发展。

项目摘要

耐高温陶瓷泡沫材料在太阳能转换、余热回收、燃烧控制、飞行器防护等领域展现出广阔的应用前景,而其中热辐射传递对陶瓷泡沫内高温能量输运过程起着决定性作用。本项目主要针对陶瓷泡沫基本组成单元—固体肋筋,探究其半透明、光谱选择性、各向异性等多效应耦合光谱辐射机理。采用微观测试技术,分别对肋筋表面与内部的微细结构进行扫描测量、表征和参数化重构,建立了肋筋基元光谱辐射模型和计算方法;分析了肋筋表面粗糙、内部二次孔隙微结构特征下陶瓷泡沫肋筋的光谱辐射机制,获得了肋筋基元各向异性反射、散射光谱辐射特性数据,构建了联系泡沫微观结构与宏观辐射行为的桥梁信息;同时分析了肋筋辐射特性与微结构参数的关联性。发展了泡沫微结构-孔隙双尺度的辐射传输计算方法,研究了肋筋微结构对陶瓷泡沫表观及容积辐射特性参数的影响规律。通过测试得到单肋筋的光谱透过率数据;同时提出了基于泡沫板透反射测量的肋筋辐射参数反演辨识方法,获得了肋筋衰减系数等基础数据。本项目研究有利于进一步认识陶瓷泡沫内多尺度光谱辐射机理,为基于肋筋微细结构设计调控辐射传递及高温换热过程提供基础理论支撑,促进该类材料的高温应用拓展和创新开发。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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