赵佩国，王锁芳

(南京航空航天大学能源与动力学院，南京 210016)

目前，航空发动机上所使用的燃油－滑油散热器基本上是管壳式的，既增加了飞机的质量，换热效率又不高。随着科学技术的发展及制造工艺的提高，一种新的材料——金属泡沫出现了。它是一种典型的低密度新型物理材料，具有很好的导热、导电和力学性能。由于金属泡沫单位体积能提供很大的导热面积及对流体有很高的渗透率，有很高的研究和利用价值。

金属泡沫属于一种多孔介质，分开口和闭口2种，应用在散热器中的属于开口金属泡沫。如图1所示，其微观结构如图2所示。

图1 金属泡沫宏观结构

图2 金属泡沫微观结构

目前，针对金属泡沫的研究方法有2种:①从宏观上进行实验分析理论计算，如Bhattacharya和Mahajan等对金属泡沫材料强迫对流换热问题进行了实验研究。结果表明，对5ppi和20ppi的金属泡沫材料在介质流速为0.5～1.9 m/s的情况下，对流换热系数可达1000 W/(m2K)，而压降只有60 Pa［1］。南京航空航天大学的夏捷等用数值计算的方法模拟了离心力场下装有多孔介质的封闭腔体中的热驱动换热现象。计算结果表明，在封闭腔体中加入大孔隙率多孔介质后确实能起到强化换热的效果，采用的固体介质的导热性越好，封闭腔体中流体的热驱动能力越强，换热效果越好［2］。② 从微观上进行分析，即从金属泡沫每一个单元结构入手，建立相应的几何模型，最早的是立方体模型，如图3所示，但是这种模型过于简单，模拟结果与实验误差相差较大。……