Thermal contact conductance

This paper considers the resistance to the flow of heat between two thick solid bodies in contact in a vacuum. Existing analyses of single idealized contacts are summarized and compared, and then applied, together with results of recent electrolytic analog tests, to predict the conductance of multiple contacts. “appropriately” or “inappropriately” distributed at the interface. Reconsideration of the theory of interaction between randomly rough surfaces shows how the parameters required to predict heat transfer can be determined in principle by simple manipulation of typical profiles of the mating surface, together with an approximation from deformation theory. It is also shown that this process depends more crucially than had been realized upon the distribution of the few high peaks of the surfaces, where the assumption of Gaussian distribution of heights is suspect. In place of that assumption, the use of describing functions is suggested. The few experimental data relevant to these theories are examined and compared with predictions of theory. On examine dans cet article la résistance au flux de chaleur entre deux corps pleins épais en contact dans Ie vide. L'analyse existante des contacts simples idéalisés est résumée et comparée, puis appliquée, en même temps que des résultats d'essais récents d'analogie électrolytique, aim de prédire la conductance de contacts multiples, distribut́e a l'interface d'une façon “appropriée” ou “inappropriée”. La reconsidération de la théorie de l'interaction entre des surfaces avec une rugosité distribuée au hasard montre comment les paramétres necessaires pour prédire le transport de chaleur peuvent être determines en principe par une manipulation simple de profils typiques de la surface associée, en meme temps qu'une approximation á partir de la théorie de la déformation. On montre aussi que ce processus dépend, plus crucialement que celui qui avait été réalisé, de la distribution des quelques grands pics des surfaces, oú l'hypothése d'une distribution gaussienne des hauteurs est suspecte. A la place de cette hypothese, l'usage de fonctions descriptives est suggéré. Les quelques résultats expérimentaux se rapportant á ces théories sont examinés et comparés avec les prévisions théoriques. Die Arbeit befasst sich mit dem Widerstand, den zwei dicke feste Körper, die sich im Vakuum berühren, einem Wännestrom entgegensetzen. Die bestehenden Analysen über einzelne idealisierte Kontakte wurden zusammengestellt und dann-zusammen mit Ergebnissen kürzlich durchgeführter Analogieversuche im elektrolytischen Trog- zur Bestimmung der Leitfahigkeit einer Vielzahl von Kontakten mit “ordentlicher” oder “unordentlicher” Verteilung über die Kontaktfläche herangezogen. Unter Verwendung der Theorie der Zwischenwirkung zwischen willkürlich rauhen Oberflächen wird gezeigt, wie die zur Berechnung des Wärmetransportes erforderlichen Parameter durch prinzipiell einfache Behandlung mit typischen Profilen der beruhrenden Oberfläche zusammen mit einer Näherung fur die Deformationstheorie bestimmt werden können. Es wird auch gezeigt, dass dieser Prozess weit starker als angenommen auf der Verteilung der wenigen grossen Spitzen an den Oberflächen beruht, wofur die Annahme einer Gauss'schen Verteilung der Spitzen zweifelhaft ist. Anstelle jener Annahmen werden beschreibende Funktionen vorgeschlagen. Die wenigen experimentellen Werte für diese Theorien wurden geprüft und mit theoretischen Ergebnissen verglichen.