多孔材料的孔隙结构形貌影响了其内部太阳辐射传输、流动和传热过程。西安交通大学何雅玲院士团队对具有不同孔隙结构特征的多孔材料，包括Kelvin、Weaire-Phelan和泡沫结构，开展了孔隙尺度直接模拟研究。
采用周期性单元和X射线计算机断层扫描方法重建孔隙尺度多孔模型，采用蒙特卡洛光线追踪和孔隙尺度数值模拟来阐明不同热边界条件和真实辐射情况下的不同多孔介质太阳能吸热器的辐射、流动和传热特性。研究结果表明，泡沫结构多孔材料表现出更高的太阳辐射吸收率，而Kelvin和Weaire-Phelan结构在非垂直太阳辐射下增加了透射深度。与Kelvin和Weaire-Phelan结构相比，泡沫结构展现出更高效的对流传热，而Weaire-Phelan结构显示出明显的热非平衡现象。Kelvin和Weaire-Phelan结构之间的对流传热系数之差约为8.4%。泡沫结构在非垂直照射下呈现出更高的热效率和更大的流动阻力，这归因于其较小的孔径和复杂的流动通道。随着压降显著增加了32.2%，吸热器热效率增加了1.3%。本文发表于Science China Technological Sciences2024年67卷第9期。
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