一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法技术

本发明专利技术涉及一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，计算方法包括如下步骤：步骤1：把中空玻璃微珠及其等效的实心球体埋入一个虚拟基体材料中，建立两个周期性复合材料系统1和2；步骤2：在周期性复合材料系统1和2中建立代表性材料单元1和2；步骤3：在复合材料单元1和2的两个对面分别施加不同的温度边界条件；步骤4：计算复合材料单元1的等效导热系数；步骤5：绘制出对应的复合材料单元2的等效导热系数变化曲线；步骤6：复合材料单元1的等效导热系数值与复合材料单元2的等效导热系数变化曲线的交点即为中空玻璃微珠的等效导热系数，本发明专利技术具有原理简单、使用方便、计算精度高的优点。

A method for calculating the effective thermal conductivity of hollow glass beads

The present invention relates to a method for calculating the equivalent thermal conductivity of hollow glass beads. The calculation method includes the following steps: step 1: bury hollow glass beads and their equivalent solid spheres into a virtual matrix material, and establish two periodic composite systems 1 and 2; step 2: in periodic composite systems 1 and 2 Establish representative material units 1 and 2; Step 3: impose different temperature boundary conditions on the two faces of composite material units 1 and 2; Step 4: calculate the equivalent thermal conductivity of composite material unit 1; Step 5: draw the corresponding change curve of the equivalent thermal conductivity of composite material unit 2; Step 6: Composite material unit 1 The intersection point between the equivalent thermal conductivity value and the change curve of the equivalent thermal conductivity of the composite unit 2 is the equivalent thermal conductivity of the hollow glass beads. The invention has the advantages of simple principle, convenient use and high calculation accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法。
技术介绍
中空玻璃微珠是一种中空的圆球状超轻质无机非金属材料，可以从工业废渣粉煤灰中分选提取，是近年发展起来的一种用途广泛、性能优异、环保的新型功能性增强填料；其密度在0.15-0.60g/cm3之间，粒径在5-180μm之间，具有无毒、重量轻、比表面积大、尺寸小、导热系数低、抗压强度高、分散性和流动性强、化学稳定性好等特点，有较强的机械力学性能和隔热作用，常被用于隔热材料设计。在设计新型隔热材料时，为了能够更好地评估以中空玻璃微珠为填料的新型隔热材料的导热性能，需要精确确定中空玻璃微珠的等效导热系数；然而由于中空玻璃微珠的球形形状、中空结构和较小的粒径尺寸，常规的实验测量手段如稳态平板法和瞬态平面热源法不能够直接测量单个中空玻璃微珠的导热系数。为解决这个技术问题，本专利技术的目的是提供一种计算确定单个中空玻璃微珠等效导热系数的方法，具有原理简单、使用方便、精度高等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足而提供一种原理简单、使用方便、计算精度高的计算中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，其特征在于：所述的计算方法包括如下步骤：步骤1：把中空玻璃微珠及其等效的实心球体按相同体积比分别埋入一个虚拟基体材料中，建立两个周期性复合材料系统1和2；步骤2：在周期性复合材料系统1和2中分别建立代表性材料单元1和2；步骤3：在复合材料单元1和2的两个对面分别施加不同的温度边界条件，然后利用有限元方法计算某个温度面上的热流分布；步骤4：利用复合材料均匀化方法计算复合材料单元1的等效导热系数；步骤5：假设复合材料单元2中的等效实心球体的导热系数从空气相的导热系数值变化到球体壁材料相的导热系数值，那么利用复合材料均匀化方法绘制出对应的复合材料单元2的等...

【技术特征摘要】
1.一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，其特征在于：所述的计算方法包括如下步骤：步骤1：把中空玻璃微珠及其等效的实心球体按相同体积比分别埋入一个虚拟基体材料中，建立两个周期性复合材料系统1和2；步骤2：在周期性复合材料系统1和2中分别建立代表性材料单元1和2；步骤3：在复合材料单元1和2的两个对面分别施加不同的温度边界条件，然后利用有限元方法计算某个温度面上的热流分布；步骤4：利用复合材料均匀化方法计算复合材料单元1的等效导热系数；步骤5：假设复合材料单元2中的等效实心球体的导热系数从空气相的导热系数值变化到球体壁材料相的导热系数值，那么利用复合材料均匀化方法绘制出对应的复合材料单元2的等效导热系数变化曲线；步骤6：由于两个复合材料单元的等效性，因此复合材料单元1的等效导热系数值与复合材料单元2的等效导热系数变化曲线的交点即为中空玻璃微珠的等效导热系数。2.如权利要求1所述的一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，其特征在于：所述的步骤1中包括如下子步骤：步骤1.1：把中空玻璃微珠等效为相同粒径大小的实心球体；步骤1.2：把中空玻璃微珠按照一定的体积比嵌入虚拟基体材料形成周期性复合材料系统1；假设中空玻璃微珠在基体材料中按照规则的立方体阵列分布；步骤1.3：把等效实心球体按照步骤1.2中的相同的体积比和相同的阵列分布嵌入虚拟基体材料形成周期性复合材料系统2。3.如权利要求1所述的一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，其特征在于：所述的步骤2中包括如下子步骤：步骤2.1：由于中空玻璃微珠及其等效实心球体在基体材料中按照规则的立方体阵列分布，对此，将围绕单个中空玻璃微珠或等效实心球体切割出一个立方体形状的复合材料单元；步骤2.1：立方体的边长应该按照中空玻璃微珠或等效实心球体在基体材料中的体积含量确定：其中，为立方体的边长，为微珠或实心球体的外半径，为给定的体积含量值。4.如权利要求1所述的一种计算中空玻璃微珠等效导热系数的方法，其特征在于：所述的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，赵新娟，赵吉义，杨莹，陈俊旗，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41