【技术实现步骤摘要】
一种基于分形理论的接触热导建模方法
本专利技术属于系统热管理
，具体涉及一种基于分形理论的接触热导建模方法。
技术介绍
接触传热现象广泛存在于能源、微电子封装、航空航天等众多工程领域，其中接触热导是衡量界面热传递效率的重要指标之一，然而接触热阻的准确预测始终是系统热管理中的瓶颈问题。从上世纪六十年代开始，就有学者对接触热导进行研究，并将不同的形貌模型、形变模型、和导热模型相结合建立预测模型。但是，这些模型都是建立在统计特性为特征的形貌模型基础上，这些表面形貌参数(轮廓算术平均偏差、轮廓均方根误差、均方根坡度、均方根曲率等)受仪器分辨率和取样长度的影响，因而其计算结果也表现出不确定性。与此相反，分形函数定义的粗糙表面不受仪器分辨率和取样长度的影响，具有尺度独立性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种接触热导的获取方法，该方法有效避免仪器分辨率和取样长度对预测结果的影响。本专利技术的实现技术手段如下：一种基于分形理论的接触热导建模方法，该方法首先在实际工程表面的基础上使用W-...
【技术保护点】
1.一种基于分形理论的接触热导建模方法，其特征在于，包括：/n(1)测量实际工程粗糙表面，对测量的实际工程粗糙表面进行噪声处理计算面粗糙度，得到表面高度数据；/n(2)应用表面高度数据，通过W-M函数构建具有各向同性的分形表面，并通过功率谱密度函数验证其各向同性；/n(3)分析接触点的三种形变状态，包括弹性变形、弹-塑性变形和完全塑性变形；/n(4)通过积分法求取收缩热导；/n(5)将气体的间隙导热看作是具有等效间隙厚度的两个绝热平行界面之间的间隙导热问题，以此求取间隙气体热导，并且首先考虑气体稀薄效应的影响；/n(6)并联收缩热导和间隙气体热导得到粗糙表面的整体接触热导值。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于分形理论的接触热导建模方法，其特征在于，包括：
(1)测量实际工程粗糙表面，对测量的实际工程粗糙表面进行噪声处理计算面粗糙度，得到表面高度数据；
(2)应用表面高度数据，通过W-M函数构建具有各向同性的分形表面，并通过功率谱密度函数验证其各向同性；
(3)分析接触点的三种形变状态，包括弹性变形、弹-塑性变形和完全塑性变形；
(4)通过积分法求取收缩热导；
(5)将气体的间隙导热看作是具有等效间隙厚度的两个绝热平行界面之间的间隙导热问题，以此求取间隙气体热导，并且首先考虑气体稀薄效应的影响；
(6)并联收缩热导和间隙气体热导得到粗糙表面的整体接触热导值。
2.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤(1)中，基于实际工程粗糙表面使用3D测量激光显微镜测量粗糙表面，得到表面高度数据，表面高度数据以1024×1024×1024的矩阵形式输出，对应为x轴、y轴和z轴的数据，输出格式为csv。
3.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤(2)中，使用三维W-M函数构建三维各向同性的表面，根据W-M函数构建三维分形表面：
其中，分形维数D和分形粗糙度参数G可用结构函数进行计算：
式中，z(x,y)表示粗糙表面随机轮廓的高度；x,y为轮廓的几何坐标；D是三维分形维数；G是分形粗糙度参数；L为取样长度；γ是大于1的常数；γn表示随机轮廓的空间频率；M为表面重叠隆起部的个数；n表示随机表面的频率指数；nmax为频率指数上限，nmax＝int[log(L/Ls)/logγ]；Ls表示最低截止长度；φm,n为在(0，2π)范围内均匀分布的随机相位；Ds为二维分形维数,Ds＝D-1；P(ω)为功率谱密度函数；ω为频率。
4.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤(2)中，使用功率谱密度函数验证三维分形表面的各向同性，功率谱密度函数P(ω)的表达式为：
5.如权利要求1所述的建模方法，其特征在于，步骤(3)中，考虑接触点的三种形变状态：弹性变形、弹-塑性变形和完全塑性变形，区分接触点形变状态的临界接触点面积为：
其中ac1为弹性临界接触点面积，ac2为塑性临界接触点面积，H为两个接触面中较软材料的硬度，E代表有效弹性模量，；
当aL＜ac2，微凸体发生完全塑性变形，此时接触面的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张平，陈冠锋，周漫，王浩楠，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。