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原文传递一种用热线法测量两固体之间界面热阻的方法

专利名称：	一种用热线法测量两固体之间界面热阻的方法
摘要：	本发明公开了一种用热线法测量两固体之间界面热阻的方法，(1)制备两个测量样品；(2)利用有限元的方法对测量样品建立三维传热模型；(3)将材料属性赋予计算模型，设置模型中的界面存在热阻；(4)给定热阻值的范围，遍历所有的热阻阻值R求解计算模型；(5)绘制三维传热模型的界面热阻R的曲线族；(6)对实际材料使用热线法测量，绘制实际测量的热阻曲线图；(7)将实际得到热阻曲线与标准热阻曲线图谱对比，可以得到该实际热阻的范围。能对界面热阻进行较为准确的测量，并且降低测量界面热阻的费用，同时降低了测量时间，提高了测量界面热阻的速率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	黄丛亮;钟金鑫;吴东旭
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810139614.6
公开号：	CN108535313A
代理机构：	徐州市淮海专利事务所 32205
代理人：	董洁
分类号：	G01N25/20(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N25;G01N25/20
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号
主权项：	1.一种用热线法测量两固体之间界面热阻的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：首先制备测量样品，所述测量样品的厚度记为t、长度记为a、宽度记为b，所述测量样品包括材料Ⅰ和材料Ⅱ，所述材料Ⅰ与材料Ⅱ的接触面为界面，所述测量样品制备两个，将两个测量样品材料Ⅱ的面对置叠放；步骤二：将步骤一对置叠放的两个测量样品，定义为一个整体，以测量样品的界面为分界面，从上至下依次设置为A计算域、B计算域和C计算域；利用有限元的方法并根据热线法测量样品的过程对该整体建立三维传热模型，所述A计算域的控制方程式为：所述B计算域的控制方程式为：所述C计算域的控制方程式为：ρ1、ρ2分别为材料Ⅰ、材料Ⅱ的密度；Cp,1、Cp,2分别为材料Ⅰ、材料Ⅱ的定压比热容；k1、k2分别为材料Ⅰ、材料Ⅱ的热导率；T为温度，t是时间；Qb为单位时间内热线产生的热量，其值由公式(4)描述：n为单位法向量，q为热流密度，P0为实际热线法的功率,a为样品的长度；步骤三：将步骤二的整体的几何中心处定义为线热源，将材料属性赋予三维传热模型，并设置三维传热模型中的界面存在热阻R，该处边界条件由公式(5)描述：T1为界面靠近计算域B侧的温度，T2为界面靠近计算域A、C处的温度；计算三维传热模型中其它边界条件设置为热绝缘，该处边界条件由公式(6)描述；‑n·q＝0 (6)步骤四：假定热阻R的范围，选取计算步长d，遍历范围内可能取得的热阻阻值，即逐一求解当R＝R1+nd(n＝0、1、2、3……)时的计算三维传热模型；步骤五：记录三维传热模型中热线温度随时间变化的数据，求解不同热阻下的热线温度随时间的变化结果，绘制模拟热阻曲线图谱，得到一组关于界面热阻R的曲线族；步骤六：对步骤一制成的测量样品的实际材料使用热线法测量，读取热线温度Tr随时间变化的数据，得到实际测量的热阻曲线；步骤七：将实际测量的热阻曲线与三维传热模型中的模拟热阻曲线图谱进行对比，找到离实际测量的热阻曲线距离最近的两条模拟热阻曲线，并找出模拟热阻曲线对应的热阻值，这样就可以得到两固体之间界面热阻的范围，最后使用插值法得到界面热阻值。
所属类别：	发明专利