分析结构散热效率与结构构型和尺寸之间的关系

　　基于现有的研究成果，无论是理论分析还是实验研究，鲜有计算圆柱夹层多孔材料主动散热状态下的温度分布问题，而只有准确地计算多孔结构温度场分布情况，才能解决多孔结构的热固耦合等多功能设计和优化问题。同时，就多孔材料主动散热性能问题来说，已有研究多从微观单元胞体入手，利用结构的有序和周期性，分析结构的主动散热性能和温度分布机制，而对于多孔夹层圆柱壳体这种弱周期性或非周期性结构，没有统一的表达式表示结构单元的相关参数。采用等效方法，将离散的结构等效为均匀的实体结构，以此计算结构的温度分布更易于实施。因此，本文作者采用等效分析模型，针对多孔夹层圆柱壳主动散热状态的瞬态温度分布以及散热效率问题，推导多孔结构在对流换热状态下的等效热导率，并分析结构散热效率与结构构型和尺寸之间的关系。考虑主动散热的等效热导率等效热导率是衡量结构传递热量的重要参数。

　　多孔金属夹层结构之所以具有较小的等效热导率，是因为多孔结构的特殊构型造成了沿径向较大的热阻，从而在宏观上表现为较少的热量通过该夹层结构。对于考虑主动散热的多孔夹层结构，在热流从高温向低温流动的过程中，一部分热流被流经的流体带走，从而导致更少的热量通过夹层结构流入到外层。因此，在主动换热条件下，如果假设流出到外层的热量全部从内层流入，即舍去了主动散热带走的热量，那么通过此假设可得到该结构考虑主动散热的等效热导率。根据热导率的定义，主动散热情况下的结构等。这个等效热导率与材料固有热导率、结构相对密度、流经结构的流体流速以及流体初始温度有关。