发现金属泡沫热特性与非傅里叶行为之间的相关性
应用物理
2025-08-22 v1 其他凝聚态物理
摘要
由于其低密度和大比表面积，金属泡沫作为兼具优异结构和热性能的多孔材料，其应用日益广泛。其多孔结构使其特别适用于热交换器、隔热层和防火层。其内部发生的热传输是一个复杂现象，以热传导、热传递和热辐射同时存在为特征，这使得对其建模成为一项重大挑战。本研究旨在开发一个一维、瞬态的离散数值模型，能够描述金属泡沫的有效热行为。该模型考虑了通过固相的热传导、封闭腔体内的导热传热、孔壁间的热辐射以及绕过腔体的旁路热传导。结果突显了诸如腔体尺寸和排列等几何特征对温度分布有显著影响，并证实了经典的基于傅里叶定律的模型不能精确适用于多孔材料，而 Guyer--Krumhansl 方程是一个合适的候选。此外，我们将静态和动态热扩散率与金属泡沫参数相关联，显示出对腔体热属性的显著敏感性。
引用
@article{arxiv.2508.15340,
title = {Discovering correlations between metal foam thermal characteristics and non-Fourier behavior},
author = {Anna Fehér and Dániel Cseh and Róbert Kovács},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15340},
year = {2025}
}