接触热阻的研究最早起源于 1941 年液氦和铜表面之间的“Kapitza”热阻[2]，随后很多学者对 两固体表面接触的界面热阻（TCR）进行了广泛而深入的研究。颗粒堆积材料在各种工业、 研究场合均有广泛的应用。截止目前，对于颗粒堆积材料在不同工况下导热率的数值，仍然 没有较好的实验数据可供参考，也缺乏相关的理论模型能够满足计算。因此，深入分析和掌 握固体颗粒间传热机理和传热规律，对于提高相关工业过程的系统效率具有积极意义。在理 论研究中，准确合理的颗粒传热模型的建立对最终结果起着决定作用。若忽略某些影响因素， 如颗粒表面气膜，得到的结果与实际情况偏差较大；若考虑多种影响因素，则涉及到的初始 参数较多，传热方程复杂，导致求解计算难度加大，而且通用性不强[3]。在以往的研究中， 有些重要的方面并没有考虑。因此，实验研究的方法显得尤为重要。通过实验测量不同工况 下（如：压紧条件、粒径分布等）的颗粒堆积材料的导热率，对比分析，可以得出影响颗粒 间接触热阻的因素的影响作用。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 界面接触热阻研究现状

1。2。2  颗粒间接触热阻研究现状

1。3  课题研究内容及方法

研究背景中提及了颗粒堆积材料研究领域存在的不足，为了弥补上述不足，本次课题的 研究内容为：借助三维绘图软件（ Solidworks ）和数值模拟软件（ ANSYS ）设计一台能 够测量不同工况下（不同工况下的区别主在于堆积颗粒的材料、压紧条件、粒径分布、外界 气氛环境等变量），堆积颗粒材料导热率的实验装置，并且给出计算导热率的方法。

具体的实验内容如下：

（1）选择测量装置传热模型 本文设计实验装置基于稳态测量法，稳态测量法常用模型主要有三种：沿径向一维传导

的“圆饼式”传热模型、沿轴向一维传导的“长棍式”传热模型和“空心球壳式”一维传热 模型。本文采用“长棍式”模型。

（2）完成测量装置主体测量部分的模型细节设置 在确定好“长棍式”传热模型后，主要围绕加热体、管壳选型确定、外侧恒温换热器设

计三大部分开展工作。利用 Solidworks 三维建模软件建立初始模型，然后借助 ANSYS 进 行数值模拟工作，包括设定材料属性、添加边界条件、绘制温度分布云图等，通过云图分析 模型及边界条件的不合理情况，然后改进模型、修改边界条件、重新模拟，不断重复此项工 作直到得出满足要求的模型。

（3）模型验证工作 利用本文设计的模型，进行数值模拟计算。添加已知材料的物性参数，主要有分子质量、

密度、比热容、导热系数等，通过数值模拟得到温度场分布，结合传热方程反解导热系数， 比较两者差值大小，以此来验证模型，估计其准确性。

（4）实验研究 本文不仅通过数值模拟的方法进行了堆积颗粒的热传导性能研究实验，还通过实验研究

的方法进行了不同工况下的堆积颗粒热传导性能研究工作。 现有已搭建好的实验台，其实验原理和本文的实验原理类似，均为一维热传导，不同之

处在于所用模型不同。试验台的模型为“圆饼式”结构，在主、辅加热器的共同作用下，热 量沿轴向进行一维稳态传导。文献综述

本文在实验过程中，完成了同一种材料（玻璃微珠）在不同堆积厚度情况下的热传导性 能研究实验，测得了准确的数据，为颗粒堆积材料的热传导性能研究提供了一定的参考指导 作用。