超音波を利用した接触熱抵抗のin situ測定法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13875045
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 藤井 丕夫 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (90038589)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 張 興 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (40236823) ; 富村 寿夫 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (70136563)
• Keywords: 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

Research Abstract

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。との数値解析結果に基づき、最終的に真実接触面積にもっと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。
本年度は、接触面モデルの構築と数値解析コードの開発ならびにテストピースによる伝熱実験を以下の通りに行った。
(1)マクロなうねりにミクロな凹凸(表面粗さ)が重畳された固体境界面を模擬する乱数モデルを構築した。この境界面モデルについて、粗さパラメータおよび接触圧力と真実接触面積の関係を定量化した。
(2)固体境界面モデルを組み込んだ伝熱解析用の数値計算コードを開発した。
(3)固体境界面モデルを組み込んだ超音波伝播解析用の数値計算コードを開発した。
(4)上記(2)、(3)で開発した計算コードに基づき、粗さパラメータおよび接触圧力を系統的に変えた伝熱解析と超音波伝播解析を行い、真実接触面積と接触熱抵抗および超音波の透過・反射エネルギー間の関係を定量的に明らかにした。

Research Products

• [Publications] 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)