超音波を利用した接触熱抵抗のin situ測定法の開発

超声原位接触热阻测量方法的开发

• 批准号: 13875045
• 负责人: 藤井 丕夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875045/
• 关键词: 超音波; 接触熱抵抗; 表面粗さ; 数値解析; 真実接触面積; 乱数モデル

本研究は、まず固体と固体の接触界面を通しての超音波伝播について数値シミュレーションを行い、真実接触面積と伝播特性の関係を理論的に定量化する。この数値解析結果に基づき、最終的に真実接触面積に最も敏感な超音波の伝播信号を抽出し、それを計測する手段を開発することを目的とする。前年度の研究成果に基づき、本年度は以下の研究を行った。1.超音波伝播実験用データ処理ソフトの開発と種々のテストピースを対象にした一連の数値シミュレーションを行い、基礎データの収集および整理法の検討を行った。2.表面粗さモデルの無次元化を行い、テストピースおよび介在物質の熱物性値、印加圧力および接触面の表面粗さなどの違いが接触熱抵抗におよぼす影響についての数値シミュレーションを行った。これまでの伝熱実験および数値シミュレーション結果と、上記(1)で求めた超音波伝播に関する数値シミュレーション結果を総合的に整理し、接触熱抵抗と超音波の透過あるいは反射エネルギー間の相関式を提案した。3.超音波の透過反射特性は真実接触面積と相関があるが、音波の強さに比して面積の大きさによる変化は小さいことが明らかになった。真実接触面積を評価するための透過波および反射波の適切な処理方法を見出した。4.上記の理論的、実験的研究結果から、本測定法の適用限界を明確にした。

In this study, the relationship between solid-solid contact interface and ultrasonic propagation characteristics was theoretically quantified. The results of this numerical analysis are based on the actual contact area of the most sensitive ultrasonic transmission signal and the development of measurement methods. The research results of the previous year are based on the previous year's research results. 1. The development of ultrasonic wave transmission system and its application to image processing are discussed in detail. 2. The influence of surface roughness on the thermal properties of the medium, the contact pressure and the contact thermal resistance of the contact surface shall be investigated. The results of this study are summarized as follows: (1) The correlation between ultrasonic transmission and thermal resistance is proposed. 3. The transmission and reflection characteristics of ultrasonic waves are related to the contact area, and the intensity ratio of ultrasonic waves is large. The proper processing method of transmitted wave and reflected wave is presented. 4. The theoretical and practical research results mentioned above are clearly defined, and the application limits of this method are clearly defined.

项目成果

X.Zhang, P.Z.Cong, S.Fujiwara, M.Fujii: "Numerical simulation of therm al contact resistance -A new calculation method in cylindrical coordinates -"Thermal Science and Engineering. Vol.10,No.4. 11-12 (2002)

X.Zhang，P.Z.Cong，S.Fujiwara，M.Fujii：“热接触电阻的数值模拟-柱坐标系中的一种新计算方法-”热科学与工程。

X.Zhang, P.Z.Cong, S.Fujiwara, M.Fujii: "Numerical Simulation of Thermal Contact Resistanc -A New Calculation Method in Cylindrical Coordinates -"Proc. of the 16^<th> European Conference on Thermophysical Properties. CD-ROM ECTP 2002. (2002)

X.Zhang，P.Z.Cong，S.Fujiwara，M.Fujii：“接触热阻的数值模拟——一种新的圆柱坐标系计算方法——”Proc。

M.Fujii, X.Zhang: "Noncontact measurement of internal temperature distribution in a solid material using ultrasonic computed tomography"Experimental Thermal and Fluid Science. Vol.24, No.3-4. 107-116 (2001)

M.Fujii，X.Zhang：“使用超声波计算机断层扫描非接触式测量固体材料内部温度分布”实验热与流体科学。