本书针对耐高温开孔泡沫材料在太阳能高温热转换利用、航空航天发动机冷却与燃烧控制、高超声速飞行器高温热防护、高温储能与强化传热等技术领域的应用需求，系统介绍金属和陶瓷两类耐高温开孔泡沫材料在热辐射与高温耦合传热方面的孔隙尺度和多尺度建模分析方法、传输机制及特性规律，同时阐述高温光谱辐射特性参数的预测方法和测试技术，并给出典型耐高温泡沫材料的高温光谱辐射特性参数数据。

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国家自然科学基金、国防基础科研重点项目、某重大专项工程基础理论与技术攻关、863、预研项目及航天航空院所协作项目

目录
前言
第1章 耐高温泡沫材料的结构特征及参数表征 1
1.1 高温金属泡沫材料的孔隙结构特征 1
1.1.1 高温金属泡沫材料的制造工艺及技术特点 1
1.1.2 典型高温金属泡沫材料结构的μ-CT和SEM扫描分析 5
1.1.3 高温金属泡沫材料的孔隙尺度与微结构特征分析 7
1.2 陶瓷泡沫材料的多尺度孔隙结构特征 8
1.2.1 陶瓷泡沫材料的制造工艺及技术特点 8
1.2.2 典型陶瓷泡沫材料的μ-CT和SEM结构 10
1.2.3 陶瓷泡沫材料的孔隙尺度与微结构特征分析 12
1.3 高温金属与陶瓷泡沫材料的孔隙结构参数表征 13
1.3.1 泡沫材料孔隙结构的传统表征参数及适用性 13
1.3.2 泡沫材料孔隙结构的细观表征方法 14
1.3.3 典型高温金属与陶瓷泡沫材料的细观孔隙结构参数 17
1.4 高温金属与陶瓷泡沫肋筋的微结构表征 18
1.4.1 金属泡沫肋筋的微结构统计表征模型 18
1.4.2 陶瓷泡沫肋筋的微结构统计表征模型 20
1.4.3 金属镍与氧化铝陶瓷泡沫肋筋的微结构表征参数 24
参考文献 25
第2章 泡沫材料内热辐射传输的孔隙尺度分析方法 28
2.1 泡沫材料的孔隙结构建模方法 29
2.1.1 泡沫材料的规则化孔隙结构建模 29
2.1.2 泡沫材料的随机性孔隙结构建模 30
2.1.3 基于μ-CT重构的泡沫孔隙结构建模 31
2.2 泡沫材料辐射传输的孔隙尺度求解方法概述 32
2.2.1 泡沫材料辐射传输的模拟方法 32
2.2.2 辐射传输孔隙尺度求解的基本假设 33
2.2.3 泡沫材料辐射传输孔隙尺度求解的MCRT法基本原理 34
2.3 金属泡沫材料辐射传输的孔隙尺度数值求解方法 34
2.3.1 求解金属泡沫材料辐射传输的孔隙尺度MCRT法及概率模型 34
2.3.2 金属泡沫材料孔隙尺度辐射传输求解的空间剖分加速算法 37
2.3.3 基于孔隙尺度MCRT法模拟的金属泡沫表观辐射特性分析 40
2.3.4 基于孔隙尺度MCRT法模拟的金属泡沫等效介质辐射特性分析 46
2.4 陶瓷泡沫材料辐射传输的孔隙尺度数值求解方法 50
2.4.1 求解陶瓷泡沫材料辐射传输的孔隙尺度MCRT法及概率模型 50
2.4.2 基于孔隙尺度MCRT法模拟的陶瓷泡沫表观辐射特性分析 53
2.4.3 基于孔隙尺度MCRT法模拟的陶瓷泡沫等效介质辐射特性分析 55
2.5 泡沫材料辐射传输孔隙尺度数值求解的可靠性与局限性 59
参考文献 61
第3章 泡沫材料内热辐射传输的双尺度模拟方法 65
3.1 泡沫材料内热辐射传输双尺度模拟的基本思想 65
3.2 金属泡沫材料内热辐射传输的双尺度模拟方法 67
3.2.1 金属泡沫材料内热辐射传输的双尺度计算域构建 67
3.2.2 金属泡沫材料内热辐射传输的双尺度模拟的可靠性分析 69
3.3 陶瓷泡沫材料内热辐射传输的双尺度模拟方法 74
3.3.1 陶瓷泡沫材料内热辐射传输的双尺度计算域构建 74
3.3.2 陶瓷泡沫材料内热辐射传输的双尺度模拟的可靠性分析 76
参考文献 78
第4章 泡沫肋筋微结构的光谱辐射特性 79
4.1 泡沫肋筋微结构的光谱辐射传输分析方法 79
4.1.1 求解微尺度辐射传输的矩量法 80
4.1.2 求解微尺度辐射传输的FDTD法 81
4.1.3 光谱辐射特性与电磁学参量的关系 83
4.2 金属泡沫肋筋表面微结构的光谱辐射特性 84
4.2.1 金属泡沫肋筋表面微结构的计算电磁学建模 84
4.2.2 镍泡沫肋筋表面微结构的光谱半球反射特性 85
4.2.3 镍泡沫肋筋表面微结构的光谱方向散射特性 86
4.2.4 金属泡沫肋筋表面微结构的反射模型比较分析 89
4.3 陶瓷泡沫肋筋微结构的光谱辐射特性 91
4.3.1 陶瓷泡沫肋筋微结构的FDTD法建模 91
4.3.2 氧化铝陶瓷泡沫肋筋表面微结构的光谱反射特性 92
4.3.3 氧化铝陶瓷泡沫肋筋内部介质-微孔隙复合结构的光谱散射特性 95
参考文献 99
第5章 泡沫材料光谱辐射传输特性的获取方法 101
5.1 泡沫材料光谱辐射传输的多尺度特性 101
5.1.1 金属泡沫材料辐射传输的多尺度特性 101
5.1.2 陶瓷泡沫材料辐射传输的多尺度特性 102
5.2 泡沫材料光谱辐射传输的跨尺度预测方法 103
5.2.1 泡沫材料光谱辐射传输的跨尺度预测方法简介 103
5.2.2 两类泡沫材料光谱辐射传输的跨尺度预测流程 105
5.2.3 泡沫材料光谱辐射传输跨尺度预测方法的可靠性 106
5.3 金属镍与氧化铝两类泡沫材料光谱辐射传输特性的跨尺度预测 108
5.3.1 金属镍泡沫材料光谱辐射传输特性的跨尺度预测分析 108
5.3.2 氧化铝泡沫材料光谱辐射传输特性的跨尺度预测分析 111
5.4 泡沫材料光谱辐射特性参数的实验测量方法 115
5.4.1 泡沫材料光谱辐射特性的表征参数 115
5.4.2 常温泡沫材料光谱辐射传输特性的测量方法 116
5.4.3 高温泡沫材料光谱辐射传输特性的测量方法 119
5.4.4 基于实验测量的泡沫材料光谱辐射传输特性参数辨识方法 123
参考文献 126
第6章 金属镍与氧化铝泡沫材料的光谱辐射特性 130
6.1 金属镍泡沫材料的光谱辐射特性 130
6.1.1 金属镍泡沫材料的常温表观光谱辐射特性 130
6.1.2 金属镍泡沫材料的常温介质光谱辐射特性 132
6.1.3 金属镍泡沫材料光谱辐射特性的温度依赖性 135
6.2 氧化铝陶瓷泡沫材料的光谱辐射特性 137
6.2.1 氧化铝陶瓷泡沫材料的常温表观光谱辐射特性 137
6.2.2 氧化铝陶瓷泡沫材料的常温介质光谱辐射特性 138
6.3 两类泡沫材料辐射特性的主控机制与影响因素 140
6.3.1 耐高温金属泡沫材料的辐射特性的主控机制与影响因素 140
6.3.2 陶瓷泡沫材料的辐射特性的主控机制与影响因素 143
参考文献 148
第7章 泡沫材料高温耦合传热的孔隙尺度分析 149
7.1 泡沫材料辐射-导热高温耦合传热的孔隙尺度分析 149
7.1.1 泡沫材料辐射-导热高温耦合传热的孔隙尺度建模与求解方法 149
7.1.2 泡沫材料辐射-导热的孔隙尺度耦合传热特性 151
7.2 金属泡沫材料辐射-对流高温耦合传热的孔隙尺度分析 157
7.2.1 金属泡沫材料辐射-对流的孔隙尺度耦合建模 157
7.2.2 金属泡沫材料辐射-对流的孔隙尺度数值耦合求解方法 158
7.2.3 镍泡沫内辐射-对流的孔隙尺度耦合传热特性 162
7.2.4 基于μ-CT结构的泡沫内辐射-对流的孔隙尺度耦合建模简介 167
7.3 金属泡沫材料辐射-对流高温耦合传热的双尺度分析 168
7.3.1 金属泡沫材料辐射-对流高温耦合传热的双尺度分析方法 168
7.3.2 金属泡沫材料辐射-对流高温耦合传热特性 172
参考文献 181
第8章 泡沫材料内高温耦合传热的连续介质分析 184
8.1 泡沫材料内高温辐射-导热-对流的连续介质模型与控制方程 184
8.2 泡沫与气流的辐射-导热-对流耦合传热数值方法 187
8.2.1 泡沫骨架与气流的局部对流换热系数确定方法 187
8.2.2 泡沫材料辐射传热的连续介质数值求解方法简介 194
8.3 泡沫管内高温辐射-导热-对流的耦合传热特性 198
8.3.1 泡沫管内高温辐射-导热-对流耦合传热的数理模型 198
8.3.2 泡沫管内高温辐射-导热-对流的耦合特性及影响因素 200
参考文献 203
第9章 典型工程应用中的泡沫材料高温耦合传热 206
9.1 太阳能高温热转换技术中的泡沫材料耦合传热 206
9.1.1 太阳能高温热转换技术中的泡沫材料应用特点 206
9.1.2 太阳能高温热转换中泡沫材料的耦合传热分析方法 207
9.1.3 聚集太阳光入射下泡沫吸热芯内的高温耦合传热特性 212
9.2 基于泡沫材料的高超声速气动减阻降热技术 215
9.2.1 采用泡沫材料的高超声速气动减阻降热技术特点 215
9.2.2 高超声速流场中泡沫减阻降热结构的高温耦合传热模型 216
9.2.3 高超声速流场中泡沫结构的减阻降热机制与耦合传热特性 218
9.3 高温储热/换热一体化技术中的泡沫材料强化传热 227
9.3.1 高温储热/换热的泡沫材料强化技术原理及应用特点 227
9.3.2 泡沫强化高温储热/换热过程的耦合传热模型 228
9.3.3 泡沫强化的高温储热/换热过程耦合特性 232
9.4 耐高温泡沫材料在其他高温技术中的应用 240
9.4.1 耐高温泡沫材料在发汗冷却技术中的应用 240
9.4.2 耐高温泡沫材料在高速燃烧技术中的应用 243
参考文献 246
符号表 250
名词 250
英文字母 251
希腊字母 252