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輕質(zhì)三維格柵材料WBK(Wire-woven Bulk Kagome)制成。WBK最初由韓國全南國立大學(xué)Kang Ki-Ju教授于2007年發(fā)明,相關(guān)研究成果最初發(fā)表在ActaMaterialia上,同時還獲得了韓國、美國以及中國等多個國家多項專利授權(quán)。WBK是由六個定向線材在三維空間內(nèi)以60度或120度角相互交叉編織制成,具有良好的機(jī)械性能和優(yōu)良的熱傳導(dǎo)能力(見圖1)。自2007年以來,關(guān)于此三維格柵結(jié)構(gòu)的研究成果陸續(xù)發(fā)表在國際SCI期刊上,主要研究包括了WBK的機(jī)械強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)以及批量制造等,2015年相關(guān)研究成果整理發(fā)表在Progress in Materials Science (影響因子31.08)。
對于WBK的摩擦系數(shù)的研究結(jié)果如下圖2所示,其中摩擦系數(shù)f的大小表示介質(zhì)阻力的大小,雷諾系數(shù)Re表示慣性力和流體粘性力的比值。雷諾數(shù)較小時,粘滯力對流場的影響大于慣性,流場中流速的擾動會因粘滯力而衰減,流體流動穩(wěn)定,為層流;反之,若雷諾數(shù)較大時,慣性對流場的影響大于粘滯力,流體流動較不穩(wěn)定,流速的微小變化容易發(fā)展、增強(qiáng),形成紊亂、不規(guī)則的紊流流場。從圖中可以得出,WBK的摩擦系數(shù)要比百葉散熱片和波紋管高一點(diǎn),但是要比其他常見的多種泡沫金屬、Textilecores等多孔材料低得多。當(dāng)雷諾系數(shù)小于15000時,由于B方向接觸面積更大,所以摩擦系數(shù)較A方向大;當(dāng)雷諾系數(shù)大于15000時,B方向的摩擦系數(shù)更小。
圖2 WBK同其他已知多孔材料的摩擦系數(shù)
WBK的熱傳導(dǎo)性能如下圖5所示,其中努賽爾數(shù)(Nu)表示對流換熱強(qiáng)烈程度,又表示為流體層流底層的導(dǎo)熱阻力和對流傳熱阻力的比。實(shí)驗結(jié)果表明,WBK同其他典型多孔材料如泡沫金屬等一樣擁有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能,比百葉散熱片和波紋管等表現(xiàn)更好。這是因為WBK的單元結(jié)構(gòu)均勻分布在空間中和其較大的表面積。由于開口面積比的差異,B方向的努賽爾數(shù)要略高于A方向。
圖3 WBK 同其他已知多孔材料的熱傳導(dǎo)性能
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