机载电子系统性能不断提高,功耗不断增大,体积不断减小,传统散热方式已无法满足散热需求,超轻多孔金属材料能够有效强化传热,但其流阻相比于传统翅片高出数倍。文中提出了超轻多孔金属材料梯度结构,建立了数值仿真模型,研究其换热性能和流阻特性,结果表明,梯度结构能够在强化换热的基础上,有效地降低系统流动阻力,从而得到更好的综合评价性能。

超轻多孔金属材料所具有的多孔结构,使其质量更轻、换热性能更高、比强度更高,其内部结构十分复杂,孔隙率、孔密度、高度等参数均影响其换热性能。文中建立超轻多孔金属对流换热模型,通过数值仿真的方法对超轻多孔金属材料换热性能进行研究,结果表明,95%20PPi多孔金属材料能够有效提高空气冷却对流换热能力,但压降较大,良好的换热性能能够弥补压降大的不足,更有利于解决机载电子设备散热的主要矛盾。

利用两种改进后的Hopkinson杆实验分别测得多孔金属材料冲击端和支撑端的应力．实验结果及高速摄影表明，随着撞击速度的增加，试件两端的应力均匀性变差，分别对应着泡沫材料的3种变形模式：准静态模式、过渡模式、冲击模式．实验得出在冲击模式下，冲击端与支撑端的应力与试件的厚度无关，但是与试件的密度有关．在多孔金属的高应变率实验中，变形模式对SHPB实验有很大的影响，轴向惯性（波动）效应会导致试件两端的应力不均匀，此时利用SHPB得出的实验结果将会是应变率效应和惯性效应的耦合，不能真实反映材料的动态力学性能（应变率效应）．