Исследование тепловых свойств пористых полимерных материалов на основе минимальных поверхностей Шварца

Аннотация

Брагин Д.М., Еремин А.В.

Дата поступления статьи: 04.08.2023

В настоящей работе исследованы тепловые свойства пористых материалов с топологией трижды периодических минимальных поверхностей (ТПМП) Шварца. На основе обобщения результатов вычислительных экспериментов получены зависимости теплофизических свойств ТПМП-материалов от макроструктурных параметров: размера и толщины элементарной ячейки. Исследованы свойства наиболее распространенных термопластичных полимеров PETG, ABS, PLA, PHP, применяемых в аддитивном производстве. Показано, что коэффициенты теплопроводности рассмотренных ТПМП-материалов могут быть представлены в виде линейной функции от безразмерного геометрического параметра – относительной толщины стенки элементарной ячейки. Изменяя этот параметр, а, следовательно, и геометрическую структуру пористой среды, можно получить материал с заданными теплофизическими свойствами. Верификация полученных методом конечных элементов результатов выполнена на основе анализа сеточной сходимости решений.

Ключевые слова: эффективная теплопроводность, перенос тепла, пористый материал, пористость, термопластичный полимер, упорядоченная макроструктура, минимальная поверхность Шварца, трижды периодическая поверхность

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

2.6.11 - Технология и переработка синтетических и природных полимеров и композитов

.