Incorporating truncated fractal distribution into Maxwell model to quantify thermal conductivity and its uncertainty in heterogeneous multiparticle systems
Jianting Zhu*
Keywords: Thermal conductivity; Heterogeneous multiparticle system; Truncated fractal distribution; Particle concentration; Void fraction
DOI: 10.1016/j.partic.2022.11.016
多孔介质的热导率是众多工业过程中的一个关键热物理参数，Maxwell模型是一类常用的多孔介质热导率的建模方法，该模型将热导率类比于电学方程中的电导率来求解。美国怀俄明大学的Jianting Zhu教授提出一种定量描述非均匀颗粒系统平均热导率及其不确定度的新方法，其思路是将颗粒的浓度或空隙率的截断分形分布引入到经典的Maxwell模型中，实现对非均匀多颗粒系统的热导率及其不确定度的量化。
本研究将计算得到的平均热导率与文献中既有的四组有关液体饱和多孔介质的实验数据进行了比较，并定量分析了截断分形分布特性对非均匀颗粒体系热导率及其不确定度的影响。通过对比发现，传统的Maxwell模型由于未考虑颗粒间的相互作用，会高估流体的作用，导致热导率的计算结果低于实验数据；而引入颗粒浓度或空隙率截断分形的模型可以更有效地捕捉数据的变化，显著地提升了热导率的计算精度并降低其不确定度。
上述成果发表于PARTICUOLOGY （Volume 80），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码进入ScienceDirect官网阅读、下载！
学术支持：车汉桥
编辑：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Zhu, J. (2023). Incorporating truncated fractal distribution into Maxwell model to quantify thermal conductivity and its uncertainty in heterogeneous multiparticle systems. Particuology, 80, 81-89. https://doi.org/10.1016/j.partic.2022.11.016.