考虑次近邻作用原子链的热传导研究

运用Ford—Kac—Mazur（FKM）方法和数值模拟对考虑次近邻作用的一维介电原子链进行了研究。在一定的条件下得到了热流的具体表达式，给出了不同条件下热流随体系大小的变化趋势，分析了次近邻相互作用和质量梯度对热流的影响。结果表明次近邻作用对于热流的调节不明显，而构建材料的不对称结构（质量梯度调节）可作为热传导控制的有效手段。     

一维双原子链的晶格振动

通过数值计算，我们得到一维双原子链在自由边界与循环边界条件下的频谱，在自由边界条件下，存在一中频模。原子链在这一模下的振动花样与在循环边界条件下的情况有很大不同。     

一维FPU-β介电原子链中的热传导特性研究

运用椎广的FKM方法对一维FPU-β介电原子链的热传导特性进行了研究，在一定的条件下，分别得到了热流、热导率和局域动能的近似表达式。通过数值模拟发现，不同的边界条件、非线性相互作用对热传导特性有很大的影响。     

自由边界单原子链的奇特驻波解

指出一维单原子链的格波解是由于采用了循环边界条件的结果.若采用自由边界条件,则一维单原子链将给出振动解,此解不是一种行波解,而是一种特殊的驻波解.     

交流电热流对导电岛纳米电极介电组装的影响

为了获得导电岛纳米间隙电极系统中纳米颗粒介电组装成的纳米粒子链的形貌规律,在所制备出的导电岛纳米间隙电极系统中进行了纳米颗粒介电组装实验。基于纳米颗粒介电操控理论,建立了导电岛纳米间隙电极组装体系的纳米颗粒介电组装模型,并通过数值仿真方法,对该介电组装模型中的电场分布和介电组装过程中纳米颗粒所受的介电泳力、交流电热流以及两者合作用的电动力学行为进行了分析,探究了交流电热流对导电岛纳米电极介电组装的影响。实验发现:在导电岛纳米间隙电极系统中纳米颗粒的介电泳组装具有两种模式——纳米间隙之间的体组装与电极和导电岛表面上的面组装,并且组装模式的强弱程度受频率的影响,进而造成组装形成的纳米粒子链的分布和形态的不同。仿真结果表明:当频率增大到350kHz时,纳米缝两侧电热流向发生反向;在频率为150kHz且缝宽为500nm时,会在整条纳米缝任意位置(端点处外)出现电热流旋涡,并且电热流旋涡会随着驱动频率的增加而减弱;随纳米缝宽度减小,电热流对纳米粒子介电组装的影响减弱。     

一维β-FPU双原子链中呼吸子解的存在及稳定性分析

采用线性稳定性分析的方法,讨论了一维β-FPU双原子链中呼吸子解的稳定性问题.首先在驻波边界条件下数值求解一维β-FPU双原子链晶格振动的方程组,得到了存在于该模型中的能隙呼吸子随时空演化的图形.此后引入线性稳定性分析方法,将其运用到一维β-FPU双原子链模型中,得到无论是非线性系数β>0(硬非线性情况)还是β<0时(软非线性情况),呼吸子解都是临界稳定存在的.     

镍原子链磁性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法,研究了自由空间中的一维镍原子链的结构稳定性和电子性质.计算结果发现,镍的线性和平面之字型一维链式结构和体金属镍一样,基态都表现出铁磁性,并且从三维的金属镍到二维平面之字型结构链再到一维线性原子链,体系磁性逐渐增强.通过对两种原子链态密度的分析发现,在低维状态下镍原子链不管是直线链还是之字型结构都有很高的自旋极化率,说明一维镍原子链在自旋电子器件方面有潜在的应用前景.     

一维单原子链晶格振动的定量研究

目的在谐和近似和最近邻近似下模拟沿[100]方向4种金属元素(Fe、Nb、W和Ta)的一维单原子链色散曲线。方法构建体心立方结构金属的一维单原子链模型,在此基础上用C语言编辑程序模拟一维单原子链的色散曲线,并对这些曲线进行分析。结果沿[100]方向Fe、Nb、W和Ta单原子链的色散曲线非常相似,只是数值上有些差异,其中Fe对应的频率(ω)最大,依次是Nb、W和Ta;4种金属的一维单原子链频率的数量级(THz)和对应金属的三维晶格振动频率的数量级完全相同。结论得到了一维单原子链色散曲线,为进行一维单原子链色散关系的实验奠定了基础。     

一维 FPU 晶格模型中的孤子研究

在长波近似的条件下运用多重尺度方法对一维非线性原子链中的孤子进行了研究，将经典FPU晶格模型的运动学方程转化成了标准的非线性薛定谔方程。结果表明在一定的条件下一维非线性原子链中存在明暗孤子。     

多岛微电极中纳米线介电组装机理研究

为了探究多岛微电极中纳米线的介电组装机理，基于单岛微电极和双岛微电极分别设计了纳米线介电组装实验，并建立了相应的微电极组装数值模型，分析了电场分布、介电泳力、交流电热流对介电组装的影响及合力作用下纳米线的电动力学行为.双岛微电极的电场分布具有更强的奇异性，对纳米线介电组装更有利；在电场频率超过反转频率后，双岛微电极中电热流的流动方向开始发生反向，中间微间隙区域上方出现的对流旋涡能够将纳米线输送至微间隙组装区域，进一步阐明纳米线的组装行为是介电泳力与电热流共同作用形成的.     

基于Lattice Boltzmann方法的1-3型复合材料热传导特征

基于玻尔兹曼输运理论及相关的格子玻尔兹曼方法对1-3型复合材料的热传导特征以及等效的热传导系数进行了详细研究.首先给出了计算热传导问题的格子玻尔兹曼法二维几速度不可压缩热模型以及边界条件(恒温、绝热)的处理方式,并在此基础上探讨了圆形、椭圆形、矩形和随机夹杂的1-3型复合材料的传热特征和等效热导率等,展示了给定时刻下,结构上的温度分布特征以及结构上某点温度随时间的变化特征等.数值结果表明:尽管夹杂截面形状对等效热导率有一定的影响,组分仍是等效热导率最主要的影响因素.     

Lattice thermal conductivity of boron nitride nanoribbon from molecular dynamics simulation

The lattice thermal conductivity of boron nitride nanoribbon(BNNR) is calculated by using equilibrium molecular dynamics(EMD) simulation method. The Green–Kubo relation derived from linear response theory is used to acquire the thermal conductivity from heat current auto-correlation function(HCACF). HCACF of the selected BNNR system shows a tendency of a very fast decay and then be followed by a very slow decay process,finally,approaching zero approximately within 3 ps. The convergence of lattice thermal conductivity demonstrates that the thermal conductivity of BNNR can be simulated by EMD simulation using several thousands of atoms with periodic boundary conditions. The results show that BNNR exhibit lower thermal conductivity than that of boron nitride(BN) monolayer,which indicates that phonons boundary scatting significantly suppresses the phonons transport in BNNR. Vacancies in BNNR greatly affect the lattice thermal conductivity,in detail,only 1% concentration of vacancies in BNNR induce a 60% reduction of the lattice thermal conductivity at room temperature.     

地源热泵系统可持续运行地下水热量运移模拟

以成都平原某地下水源热泵系统工程为例,模拟该系统夏季运行期间特定水流和热源条件下地下水流-热量耦合运移过程,分析随各因素变化的地下水热量运移过程对热泵系统可持续运行的影响。基于描述地下水热量运移的对流-弥散数值模型,将热泵系统复杂的井群布设及运行方案简化为对井抽-灌的理想运行模式,选取夏季运行结束时回灌井地下水热量影响范围及抽水井出水温的变幅作为评价依据,定量评价冷负荷设计、抽-灌水井布设方案及系统工作运行模式等因素变化对地下水热量运移过程的影响,为其可持续运行提供理论参考。模拟结果表明,该地下水源热泵系统在夏季运行时抽-灌水井间将发生热贯通现象,其程度强弱受抽-灌循环水量变化的影响相对明显,宜采取大温差、小流量的运行模式.     

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算 ,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明 ,即使在管外壁均匀加热 (或冷却 )的情况下 ,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Peclet数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对加热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条件以提高对流换热实验结果的精度和可靠性 ,在保证管外壁加热 (或冷却 )均匀性的前提下 ,一定要尽可能采用足够长的薄壁管做对流换热实验的加热段。此外 ,试件的材料与拟采用的加热方式有关。恒壁温加热时要选用导热系数大的材料 ,而恒热流加热时 (如外绕加热丝加热或管壁直接通电加热 )则应选用导热系数较小的材料     

边界变温时梯度板稳态热传导及影响因素

为了研究边界变温时功能梯度板的二维稳态热传导及梯度参数 γ的影响,基于该板的二维稳态热传导基本方程,假设热导率沿板高呈指数函数形式分布,用分离变量法和三角函数正交性,导出三边界恒温与上边界变温时该板的二维稳态温度场的解析解,与有限元解对比可知,2种方法结果一致。结果显示：上边界线性热载时,板内温度场分布无对称性;上边界正弦热载时,板内温度场分布对称于过形心的y轴;随着γ的增大,板内高温区不断向两侧和下侧扩展。因此,可选择适合的梯度参数和边界不同变温来满足设计、应用和热应力分析的需要,所获得的解析解可作为检验其他近似方法的参考标准。     

飞秒激光热反射法用于纳米薄膜界面热阻研究

纳米薄膜界面热阻在纳米结构热输运过程中起主导作用?相对于金属纳米薄膜,非金属纳米薄膜界面热输运规律更为复杂?采用改进的双波长飞秒激光光热反射法(TDTR)实验系统,测试了金属纳米薄膜?非金属纳米薄膜分别与不同介电基体之间的界面热阻?薄膜-基体德拜温比可以近似作为衡量界面声学失配程度的度量,德拜温比接近,非金属纳米薄膜界面热阻比金属纳米薄膜界面热阻大2~3倍,主要原因是电子-声子耦合作用增强了金属薄膜界面热输运能力?     

Thermal spin current from a ferromagnet to silicon by Seebeck spin tunnelling

Heat generation by electric current, which is ubiquitous in electronic devices and circuits, raises energy consumption and will become increasingly problematic in future generations of high-density electronics. The control and re-use of heat are therefore important topics for existing and emerging technologies, including spintronics. Recently it was reported that heat flow within a ferromagnet can produce a flow of spin angular momentum-a spin current-and an associated voltage. This spin Seebeck effect has been observed in metallic, insulating and semiconductor ferromagnets with temperature gradients across them. Here we describe and report the demonstration of Seebeck spin tunnelling-a distinctly different thermal spin flow, of purely interfacial nature-generated in a tunnel contact between electrodes of different temperatures when at least one of the electrodes is a ferromagnet. The Seebeck spin current is governed by the energy derivative of the tunnel spin polarization. By exploiting this in ferromagnet-oxide-silicon tunnel junctions, we observe thermal transfer of spins from the ferromagnet to the silicon without a net tunnel charge current. The induced spin accumulation scales linearly with heating power and changes sign when the temperature differential is reversed. This thermal spin current can be used by itself, or in combination with electrical spin injection, to increase device efficiency. The results highlight the engineering of heat transport in spintronic devices and facilitate the functional use of heat.     

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     

应用Flow Simulation工具对电源内部热场的仿真分析

 从电源的数据模型、分析项目、材料数据库的建立、边界条件定义、热源定义、设定求解目标与计算、结果查看与应用这几个方面,来介绍如何应用Flow Simulation工具来实现对电源内部热场的仿真分析.通过对仿真结果的查看与应用,来预测开发设计中热设计的效果,并将此种电源批量投入使用.