平板在周期温度激励下的非傅里叶温度响应

采用双相延迟热传导模型，研究了无限大平板在高频周期温度边界条件下的温度响应．在假设温度在空间只沿板厚方向变化的情况下，采用分离变量法求解了双相延迟热传导方程，得到了板内温度场的解析表达式．通过数值计算，给出了板内温度响应在不同参数下的变化趋势，分析了热流矢量延迟时间和温度梯度延迟时间对温度响应的影响．结果表明：在高频热扰动下，板内温度响应具有显著的非傅里叶特性．     

脉冲热流作用下球体内的非傅立叶热传导

分析了球形物体表面遭受一随时间变化脉冲热流时的双曲型非傅立叶热传导问题．给出了此类超急速传热情形下的热传导方程、边界条件及初始条件的无量纲形式,采用Ｌａｐｌａｃｅ变换技术,求得了任意时刻球体内部温度分布的解析解．作为算例,计算了方波脉冲这类随时间变化热流作用下球体内的温度变化,结果表明,该类超急速热传导问题与常规的傅立叶热传导相比具有明显不同的特征     

平板通道中热局部非平衡对努塞尔数的影响

利用傅里叶级数,研究了多孔介质平板通道中Darcy流体热局部非平衡对努塞尔数的影响.考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据热局部非平衡的两能量方程模型,得到了常壁温时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解.针对不同的物性参数,给出了局部努塞尔数的分布特征.通过参数研究,揭示了热局部非平衡时强迫对流努塞尔数的响应特征.     

蒙特卡洛算法在热防护服传热模型建立中的应用

为了准确建立科学的热防护服传热模型,缩短热防护服研发周期,降低研发成本,结合热传导原理、傅里叶定律建立了初步的温度分布模型,并引入含控制参数的阻滞因子对模型进行修正,再利用蒙特卡洛算法求出修正温度分布模型中的相关参数,最终得到拟合效果优良的热防护服传热模型.     

非傅里叶热传导效应的热波现象数值模拟研究

基于带有一个热松弛时间的非傅里叶热传导模型,研究了一维方向上热波传播问题的数值模拟分析。该文给出了物体受到瞬时降温或升温的CV热传导方程,借助有限差分方法对控制方程进行求解。计算得到了一维物体内热波传递的分布规律,从其分布图上可以看出,热量的传播是以波动形式进行传递的,且会存在波峰波谷现象。     

半无限体亚表面球形缺陷的热波多重散射

基于非傅里叶热传导波动型方程,采用镜像方法和波函数展开法,研究了半无限固体结构中亚表面球型缺陷的热波多重散射问题.基于热传导波动模型给出了热波散射问题的一般解.温度波由调制光束在材料表面激发,缺陷表面的边界条件为绝热.分析了结构几何和物理参量对温度分布的影响,给出了温度变化的数值结果.研究结果可为固体材料激光测试、红外热波成像等问题提供理论基础和参考数据.     

由激光辐照固体表面引起的非Fourier三维传热问题的解析解

针对激光束瞬间加热物体表面时,材料表面附近温度场变化的问题,建立了基于非傅里叶热传导理论的三维热传导数学模型. 考虑了激光束的聚焦特征,即热量或高温主要集中在光束中心附近的局部区域,且沿材料表面切向呈非均匀分布. 利用积分变换技巧,得到了问题Laplace逆变换的解析形式,从而给出了新的温度场解析解,并据此分析了传热过程中固体内部的温度场演化规律及特征. 数值计算结果显示,该问题的温度场呈现出明显的非傅里叶传热特征,与经典的热传导的扩散形式不同,它是以波的形式进行传热的.      

非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度的分析方法

针对具有非线性负载的非均匀耦合传输线瞬态响应灵敏度分析困难的问题,提出了一种采用快速傅里叶变换的灵敏度分析方法--傅里叶变换法.该方法首先采用分段法将非均匀传输线均匀化,得到用无穷级数表示的非均匀传输矩阵,再通过对具有非线性负载的耦合传输线系统进行戴维宁等效,减少了瞬态响应非线性方程组数目,加快了计算的收敛速度,最后借助快速傅里叶变换得出时域内的传输线瞬态响应灵敏度.傅里叶变换分析法无需对耦合传输线进行解耦,能够分析任意类型传输线及任意负载.算例结果表明,在传输线分段数相同时,傅里叶变换法较微扰法的计算速度更快,当分段数大于16时,计算速度能提高37%以上.     

简谐温度边界条件下金属薄膜中的热响应

从金属中电子-声子相互作用的抛物两步热传导模型出发,利用非经典的双相迟滞热传导方程,推导出了金属薄膜温度响应的拉普拉斯变换解,并利用黎曼和近似的方法得到了其拉普拉斯逆变换解,通过对几种膛代表性的温度响应算例进行分析,讨论了在微时间和微空间尺度条件下金属薄膜的热响应特征,计算表明,不同的特征参数B预示着不同的热响应温度和热传播速度,热传播速度随B的增大而加快,当B大于等于0、小于等于0.25时,絷响应温度随B的增大而减少;当B大于0.25时,热响应温度随B的增大而增加。     

皮肤传热的双相位滞后模型

为了研究皮肤组织传热过程中的非傅里叶特性,采用双相位滞后生物传热模型分析了皮肤组织的传热过程,对典型案例进行了详细分析,并与Penness模型、热波模型进行了比较.研究结果表明:Pennes模型、热渡模型与双相位滞后模型的生物传热预测结果存在很大差异;不同的双相位滞后模型给出了相似的结果;热松弛时间参数对温度和热损伤有较大影响.研究结果可望对医学中热问题的研究,尤其是临床皮肤热治疗方法的改进,起到积极的推动作用.