【摘 要】
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氧化硅气凝胶是一种轻质超级隔热材料.但是纯氧化硅气凝胶对3～8μm的红外波几乎透明,限制其高温(＞600 K)隔热应用.遮光剂复合二氧化硅气凝胶可有效抑制高温辐射,但遮光剂的引入在减少辐射传热同时会增加固相导热.本文采用Mie散射理论计算了遮光剂复合气凝胶材料在高温下的隔热性能,分析了不同温度下遮光剂种类、粒径和含量对复合材料辐射特性的影响规律;并基于遗传算法设计了复合材料在不同环境温度下的最优结构.研究表明,温度低于600 K时应优先选择热导率低的遮光剂,温度高于600 K时则应选择遮光性能好的遮光剂;
【机 构】
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郑州轻工业大学能源与动力工程学院,郑州 450000;西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,西安710049
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氧化硅气凝胶是一种轻质超级隔热材料.但是纯氧化硅气凝胶对3～8μm的红外波几乎透明,限制其高温(＞600 K)隔热应用.遮光剂复合二氧化硅气凝胶可有效抑制高温辐射,但遮光剂的引入在减少辐射传热同时会增加固相导热.本文采用Mie散射理论计算了遮光剂复合气凝胶材料在高温下的隔热性能,分析了不同温度下遮光剂种类、粒径和含量对复合材料辐射特性的影响规律;并基于遗传算法设计了复合材料在不同环境温度下的最优结构.研究表明,温度低于600 K时应优先选择热导率低的遮光剂,温度高于600 K时则应选择遮光性能好的遮光剂;在多变环境下,应考虑采用宽粒径分布的遮光剂组合来优化复合材料的隔热性能.该研究对高温隔热材料的优化设计具有重要的指导意义.
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