在工程系统的机器部件中,固体接触面无处不在。由于其固有的粗糙度,工程表面之间的接触是不完全的,从而极大地影响了部件之间的热传递。机器部件热分析的一个关键因素就是跨界面热传递的准确量化。为了对计算流体力学和热传递模型进行准确的气动热预测,须事先知道界面间的接触热导（Thermal contact conductance,TCC）。影响TCC模型作为计算流体力学输入源的原因在于,TCC模型建立在对表面粗糙度的大小和形状分布过于简单化的假设上。而分形理论可展现粗糙表面的大量细节,能反映粗糙表面的无序性、随机性、多尺度性和自仿射性,不受测量仪器的采样长度和分辨率的影响。因此,本文基于分形理论对固体接触面间的接触热导进行建模预测。主要研究内容和总论如下:1、本文通过改进CMY模型建立分形接触热导模型,以实现接触热导的预测。首先使用三维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粗糙表面的各向同性。其次,分析接触点的三种变形状态,包括弹性变形、弹-塑性变形和完全塑性变形。最后通过积分法求取整体收缩热导,同时考虑间隙气体热导。结果表明,Weierstrass-Mandelbrot（W-M）函数可构建具有各向同性的表面;接触热导随着压力和分形维数的增加而增加,随着有效均方根粗糙度的增大而减小;在压力较小的情况下,间隙气体热导为主要的传热方式。该模型可为热传导在电子设备等领域的应用提供理论依据。2、为了验证模型的准确性,本团队搭建了符合国际标准的接触热导实验装置,对铝合金-不锈钢、铝合金-黄铜、不锈钢-黄铜和铝合金-铝合金接触对进行稳态实验。接触热导实验装置基于ASTM E1225–09制造,主要的构成有:加压装置、抽真空装置、温度采集装置、测试装置和控制面板。利用稳态法测量试样的TCC,测试的关键在于在俩个试样间创建稳态的一维热通量。试验试样介于加热块与水冷块之间,加热块和水冷块分别在上试样和下试样表面产生温差,从而使两试样具有一维轴向热流。