В данной работе численным методом исследована эффективная теплопроводность пористых материалов. Предложена методика конструирования изоляционного материала с заданными геометрическими характеристиками, позволяющая с достаточной точностью прогнозировать теплопроводность пористой изоляции. Конструирование вспененных пористых теплоизоляционных материалов основывалось на методе диаграммы Вороного. Эффективная теплопроводность пористых сред определялась для двадцати структур с различными геометрическими характеристиками. Теплофизические свойства материала соответствовали меланину. Для верификации численного решения эффективная теплопроводность меланиновой губки определялась экспериментально. Между собой сравнивалась одна регулярная структура и три нерегулярные структуры. Порозность изоляционных конструкций находилась в диапазоне от 0,722 до 0,987, диаметр фибер в диапазоне от 0,0489 мм до 0,1259 мм. Предложено теоретическое решение для определения эффективной теплопроводности регулярных структур. Предложенная в работе методика может быть использована для конструирования теплоизоляционных материалов на основе аддитивных технологий, с известно заданными теплоизоляционными и конструктивными свойствами.

Ключевые слова: эффективная теплопроводность, пористая структура, пористый изоляционный материал, диаграмма Вороного

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

В данной работе на основе математического моделирования исследован теплообмен в пористой среде при пульсирующем течении. Моделирование проводилось в программном продукте AnsysFluent. Пористая среда была представлена в виде двухмерного канала с квадратными трубами. Определены закономерности теплообмена и гидравлического сопротивления пористой среды в пульсирующем потоке при различной пористости и диаметра фибер в зависимости от числа Рейнольдса, числа Прандтля, частоты и амплитуды пульсаций. Степень интенсификации теплообмена существенно зависит от режимных и геометрических параметров. Предложен ряд обобщающих зависимостей для расчета теплоотдачи и степени интенсификации теплообмена при симметричных и несимметричных пульсациях потока. Определена теплогидравлическая эффективность при одинаковых числах Рейнольдса и мощностях на прокачку теплоносителя в пористой среде при симметричных и несимметричных пульсациях потока.

Ключевые слова: теплообмен, пульсационное течение, пористая среда, математическое моделирование, теплогидравлическая эффективность

01.04.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ