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分析了平板前表面遭受任意周期热扰动这类非Fourier传热情形下的温度响应. 采用双曲型热传导方程描述平板表面温度急速变化时的热传导问题. 为求解此类方程, 首先 利用分离变量法和Duhamel积分原理, 得到了平板前表面遭受突变热流和简谐热流两种情况下的解析解.然后, 在此基础上应用Fourier级数展开法和叠加原理, 获得了平板前表面热流任意周期变化时非Fourier热传导下温度场的解析表达式. 利用得到的解析表达式进行数值模拟, 分析了不同热松弛时间、 不同时刻和不同位置对温度响应的影响, 讨论了非Fourier热传导模型所给出的温度响应与Fourier热传导模型的差别. 这种方法能够处理许多在生产实际中具有周期边界条件的非Fourier热传导问题.
关键词:
非Fourier 热传导
周期变化
温度响应
平板 相似文献
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含对流与蒸发表面的有限厚度材料的双曲型热传导分析 总被引:3,自引:0,他引:3
本文对于含有对流与蒸发表面的有限厚度材料,在遭受一脉冲表面热流作用时的双曲型热传导进行了分析,采用热势函数描述的双曲型热传导方程来描述该问题,并用有限差分法进行数值求解.同时,本文还就表面对流与蒸发对材料表面与内部瞬态温度变化的影响以及材料双曲型热传导对表面蒸发的影响进行了分析. 相似文献
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亚表面圆柱体对热波的多重散射问题 总被引:2,自引:0,他引:2
极端条件下的传热问题是工程热物理研究中的重要课题。基于非傅里叶热传导定律,采用波函数展开法,研究了含圆柱缺陷非透明体中热波散射问题。基于热传导波动模型给出了物体中热波多重散射问题的一般解。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。具体分析了几何参量、各物理参量对温度分布的影响,特别分析了热波波长对温度变化的作用,并给出了温度变化的数值结果。研究结果可望为红外辐射技术、热波成像等问题的分析提供理论基础和参考数据。在检测金属材料缺陷空间分布的激光热波探测系统中应用。 相似文献
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本文研究了在透明物质内部有辐射的热传导问题,得到了普遍的传热方程。接着详细研究了在稳定的情形下普遍传热方程在四种特殊形状的物体中的解,这四种特殊形状是,平面、圆柱体、球体、和长椭球。在平面问题中进行了数值计算,所得的结果与以前开累所得的不同。本文指出,开累忽略了热向各个方向辐射的性质,而只考虑了辐射在温度变化的方向,因而所得的传热方程不同。 相似文献
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低温传热中的热波现象及其对超流氦膜沸腾发生的影响 总被引:1,自引:0,他引:1
热波是低温传热中的常见现象,对热波现象的研究具有重要理论和实用价值.本文研究了固体和超流氦液体中的热波.对超流氦中的非稳态传热研究表明,热脉冲作用下的膜沸腾形成过程可由超流氨中的第二声(热波)进行很好的描述. 相似文献
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从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发,通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10,1.0,0.1,0.01 ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化;讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明:脉宽小于或等于100 ps的激光作用于硅材料时,表层温度上升缓慢,会发生载流子效应,非傅里叶模型可以合理地反映这种现象;对于一般材料,载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间,此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。 相似文献
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Theoretical study of transient thermal conduction and temperature distribution generated by pulsed laser 总被引:1,自引:0,他引:1
Studied in this paper is the problem of transient thermal conduction and temperature distribution generated by laser pulses in a planar sample. Both of the classical parabolic and the hyperbolic equations of heat transport have been solved analytically and numerically, and the results indicate that the correction term of a finite thermal propagation velocity included in the hyperbolic equation can be ignored in the normal case. However, under some special conditions, such as in low-temperature or in a short-transient process, the influence of the propagation term must be considered. In these cases, the thermal conduction will behave as an attenuated wave motion. 相似文献
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We investigate thermal wave propagation in one-dimensional media according to Green-Naghdi's heat conduction theory. Under the linearized theory, the dynamic propagation of a Heaviside input signal in a half-space is examined. Exact analytical solutions are derived for the three cases (i.e., types I-III) of this theory. We then numerically compare the evolution of the linear and nonlinear type-II temperature profiles, and track the finite-time blow-up of the latter's temperature rate wave, in the setting of an initial-boundary value problem involving a sudden sinusoidal input signal. Lastly, an exact traveling wave solution of a lossless, nonlinear equation, which arises under type-II theory, is determined and analyzed. 相似文献
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《Physics letters. A》2019,383(36):126017
In order to investigate the mechanism of the extremely high thermal conductivity of the suspended graphene, a nonlocal heat conduction model of heat conduction in two-dimensional materials under a temperature gradient along the length direction is proposed. This model shows that the heat transport of the suspended graphene along the length direction under the nonlocal effect in the width and thickness directions demonstrates a similarity with the viscous Poiseuille flow between two parallel plates. Based on this model, the dimensional crossover of heat conduction in few-layer graphene is demonstrated and the impact of temperature variation on the thermal conductivity of graphene is investigated. The obtained results show a good agreement with the experimental ones. The proposed model indicates that the combination of the Poiseuille phonon transport and boundary conditions on the upper and lower surfaces of the suspended graphene plays a decisive role on the ultra-high heat conductivity of graphene. 相似文献