肖光明, 杜雁霞, 刘 磊, 魏 东, 杨肖峰, 桂业伟

(中国空气动力研究与发展中心 空气动力学国家重点实验室, 四川 绵阳 621000)

0 引 言

石蜡类相变材料具有较高的热量贮存能力和较好的恒温特性，其潜热吸收过程可用于延缓或控制表面产生的高热流现象，因而在航天器热控制领域得到了广泛应用[1-4]。然而，石蜡类相变材料热导率通常较低，较大程度限制了相变蓄热系统的热量存储和释放速率，进而影响系统的热控制性能。近年来，国内外在如何有效提高该类材料热导率及储、放热速率方面开展了大量研究工作，尤其是使用高导热泡沫材料(如C和SiC泡沫)进行复合,可以极大改善该类材料的储热性能[5]。

C和SiC泡沫不仅具有较高的比热导率(热导率与密度的比值)，而且具有较好的机械性能和较强的耐化学腐蚀性。这些优良的物理和化学性质，使C和SiC泡沫与石蜡类相变材料复合而成的材料体系(即本文所指复合相变材料,PCM)在能量储存及新一代飞行器热控制/热管理研究领域得到了越来越广泛的关注[6-7]。

由于微观结构及传热机理的复杂性，目前，复合相变材料传热过程的准确预测还存在较大难度，而相应传热特性预测模型及计算方法的研究也不尽完善。目前主要采用体积分数法或质量分数法获得该类材料的等效热物性参数，因而在材料传热特性的精细化预测方面还存在较大程度的局限性和不确定性[8-11]。针对上述问题，本文采用扫描电子显微镜测试了材料微观结构，并基于微结构特征建立了复合相变材料单胞体计算模型。……