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相似文献
 共查询到14条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
秦春雷  杨晶晶  黄铭  胡艺耀 《物理学报》2014,63(19):194402-194402
如何灵活地控制和操纵热流是目前研究的热点.本文基于拉普拉斯方程提出了一种设计任意形状热斗篷的方法.对于形状规则的热斗篷,在特定边界条件下求解拉普拉斯方程得到了斗篷区域材料的热导率分布解析表达式;对于不规则形状的热斗篷,通过数值求解拉普拉斯方程得到了斗篷区域材料的热导率参数分布.全波仿真结果表明,所设计的二维和三维任意形状热斗篷内部隐身区域的热通量为零,从而具有热保护功能;同时,热流绕过斗篷后温度场恢复原来的分布,实现了完美隐身功能.这项研究为解决热斗篷内外边界非共形问题提供了一种可行的方法,对热保护器件的设计和制备有指导意义.  相似文献   

2.
夏舸  杨立  寇蔚  杜永成 《物理学报》2017,66(11):114401-114401
在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法严格推导出在层状背景和渐变背景下二维任意形状热斗篷导热系数的通解表达式,并在此基础上设计出非均匀背景下二维非共形热斗篷.全波仿真结果表明:在不同背景下,热流均能绕过保护区域流出,保护区域的温度保持不变,而且热斗篷外的温度场并没有破坏,具有很好的热保护和热隐身的效果.这一方法考虑到背景的复杂性,更加贴近工程实际应用,为未来灵活控制热流传递提供了一种可行的方法,对目标热隐身和热保护具有重要借鉴意义.  相似文献   

3.
夏舸  杨立  寇蔚  杜永成 《物理学报》2017,66(10):104401-104401
在变换热力学的基础上,通过坐标变换的方法,推导出三维任意形状热斗篷导热系数的通解表达式,并进行了全波仿真验证.结果表明:热流均能绕过保护区域流出,保护区域的温度保持不变,而且热斗篷外的温度场并没有破坏,具有很好的热保护和热隐身的效果.这一方法把变换热力学从二维拓展到三维,具有普遍的适用性.同时,这种技术为热流流动路径和目标温度场的控制奠定了理论基础,在微芯片、电动机的保护以及目标热隐身上有潜在应用.  相似文献   

4.
孙良奎  于哲峰  黄洁 《物理学报》2015,64(8):84401-084401
在热斗篷研究的基础上, 提出定向传热结构的研究. 基于变换热力学, 采用坐标斜变换推导了定向传热结构热导率分布的表达式. 数值计算结果表明, 外部热流流经定向传热区域时, 热流向设计的高温面流动, 而设计的低温面温度较低. 此外, 在导出的热导率分布表达式的基础上, 进一步进行坐标旋转变换, 得到的热导率表达式只有相互垂直的两个分量. 计算结果表明, 沿高温面法向的热导率增大时, 传热效率提高, 而且经过坐标旋转变换后, 高温面与低温面的温差增大. 定向传热在红外隐身、热防护领域具有潜在的应用价值.  相似文献   

5.
基于变换热力学的任意形状热集中器研究与设计   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
李廷华  毛福春  黄铭  杨晶晶  陈俊昌 《物理学报》2014,63(5):54401-054401
如何灵活地控制和操纵热流是目前研究的热点.本文根据变换热力学方法,导出了具有任意横截面形状热集中器的材料参数表达式,并在此基础上设计了具有圆形、椭圆形、正五边形等规则横截面形状的热集中器和具有共形、非共形任意横截面形状的热集中器.全波仿真结果表明,这些热集中器使等温线和热通量向其压缩区弯曲,靠近热源的一侧热扩散加快而相反的一侧热扩散减慢,在很小的区域内表现出对热量的集中作用,这一特点在热能工程中有潜在应用.此外,研究了圆柱形热集中器的层化实现方法.结果显示,热集中器可通过将同性材料沿角向分层交替填充来实现.这项工作对热集中器的设计及制备具有指导意义.  相似文献   

6.
基于线变换的椭圆柱外隐身斗篷的设计研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
王战  董建峰  刘锦景  罗孝阳 《物理学报》2012,61(20):244-251
基于线变换方法与互补媒质理论提出了线变换下的椭圆柱外隐身斗篷,并得到了相应外隐身斗篷材料本构参数张量的表达式.根据导出的本构参数张量,利用电磁仿真软件分别对不同长度线段的外斗篷进行了仿真验证,仿真结果证实了所得到的本构参数张量的正确性.这种外斗篷的材料参数只在轴向变化,横向参数为常数,易于用超介质制备.考虑到损耗对隐身效果的影响,得到了引入损耗后的外斗篷磁场分布.最后给出了本构参数的分布.本文的研究为利用超介质制备外隐身斗篷提供了一种新的可行的方法.  相似文献   

7.
新型椭圆形互补隐身斗篷设计   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
罗孝阳  刘道亚  姚丽芳  董建峰 《物理学报》2014,63(8):84101-084101
基于变换光学理论和互补媒质理论,提出了新型椭圆形互补隐身斗篷的设计方法,并得到了本构参数张量表达式,利用基于有限元算法的电磁仿真软件对该模型进行了全波仿真验证,结果证实了所得到的表达式的正确性,这种隐身斗篷不仅能够实现对位于其内部的物体隐身,而且电磁波能透进隐身斗篷内部进而可以与外界进行通信。  相似文献   

8.
直接求解导热方程对具有自适应热源的可控式热隐身技术进行数值研究,探索热流控制方法及隐身效果,推导出均匀背景下二维对称截面热斗篷热隐身区域自适应热源分布的通解.仿真结果表明:对于任意对称截面斗篷,自适应热源都能使得扰动后的温度场很好地恢复到背景温度场,达到热隐身的目的.  相似文献   

9.
王战  罗孝阳  刘锦景  董建峰 《物理学报》2013,62(2):24101-024101
基于变换光学理论设计了椭圆形散射转移斗篷,并推导了相应的本构参数张量表达式,根据得到的本构参数,利用基于有限元算法的软件分别对椭圆形介质柱、导体柱进行了全波仿真验证.仿真结果证实了所得本构参数的正确性,验证了散射转移斗篷可以模拟任意物体,包括介质、导体的幻象,这些结果为设计隐身斗篷提供了一种新的理论途径.  相似文献   

10.
沈惠杰  温激鸿  郁殿龙  蔡力  温熙森 《物理学报》2012,61(13):134303-134303
基于多层复合材料结构的二维声隐身斗篷设计思想, 利用主动隔膜声学空腔有效密度可以任意控制这一特性, 设计了主动声学超材料下的无限长圆柱声隐身斗篷. 给出了主动隔膜声学空腔单元的声电元件类比模拟电路图和具体的有效密度控制方法. 进行了主动声学超材料声隐身斗篷的结构建模, 并对平面入射波入射下此圆柱隐身斗篷周围声压分布场进行仿真计算. 结果表明, 平面波在一定频率范围内可以毫无阻碍地透过圆柱斗篷, 似乎不存在这种障碍物, 达到声隐身效果. 同时, 计算了主动声材料斗篷下总散射截面随频率变化曲线, 研究了此斗篷隐身效果随频率的变化特性. 本文从主动控制角度探讨实验实现隐身斗篷的技术问题, 有望给声隐身斗篷实验设计提供一条新的技术途径.  相似文献   

11.
Manipulating thermal conductivities are fundamentally important for controlling the conduction of heat at will. Thermal cloaks and concentrators, which have been extensively studied recently, are actually graded materials designed according to coordinate transformation approaches, and their effective thermal conductivity is equal to that of the host medium outside the cloak or concentrator. Here we attempt to investigate a more general problem: what is the effective thermal conductivity of graded materials? In particular, we perform a first-principles approach to the analytic exact results of effective thermal conductivities of materials possessing either power-law or linear gradation profiles. On the other hand, by solving Laplace's equation, we derive a differential equation for calculating the effective thermal conductivity of a material whose thermal conductivity varies along the radius with arbitrary gradation profiles. The two methods agree with each other for both external and internal heat sources, as confirmed by simulation and experiment. This work provides different methods for designing new thermal metamaterials (including thermal cloaks and concentrators), in order to control or manipulate the transfer of heat.  相似文献   

12.
Nicolet A  Zolla F  Guenneau S 《Optics letters》2008,33(14):1584-1586
We extend the design of radially symmetric invisibility cloaks through transformation optics as proposed by Pendry et al. [Science 312, 1780 (2006)] to coated cylinders of an arbitrary cross section. The validity of our Fourier-based approach is confirmed by both analytical and numerical results for a cloak displaying a non-convex cross section of varying thickness. In the former case, we evaluate the Green's function of a line source in the transformed coordinates. In the latter case, we implement a full-wave finite-element model for a cylindrical antenna radiating a p-polarized electric field in the presence of a F-shaped lossy object surrounded by the cloak.  相似文献   

13.
A cylindrical wave expansion method is developed to obtain the scattering field for an ideal two-dimensional cylindrical invisibility cloak. A near-ideal model of the invisibility cloak is set up to solve the boundary problem at the inner boundary of the cloak shell. We confirm that a cloak with the ideal material parameters is a perfect invisibility cloak by systematically studying the change of the scattering coefficients from the near-ideal case to the ideal one. However, because of the slow convergence of the zeroth-order scattering coefficients, a tiny perturbation on the cloak would induce a noticeable field scattering and penetration.  相似文献   

14.
In this paper, dispersive cloak design with broad bandwidth and minimal scattering cross section is proposed by appropriately selecting a radial permeability for each shell in a discretized reduced cloak. The dispersive medium is constructed by artificially varying the inner radius of the cloak with frequency, and this variation results into unique material properties at every frequency. The variation of inner radius of the cloak with frequency is artificial since the actual physical dimension of inner radius remains invariant. The relation between bandwidth and geometrical parameters of cloak is obtained by ensuring that transformation media must satisfy the condition that group velocity must remain less than the speed of light along every direction for a finite frequency range. The proposed cloak provides \(8.9\,\%\) bandwidth with respect to the center frequency for \(50\,\%\) reduction in total scattering cross section, and at the design frequency, the minimum scattering cross section obtained is \(0.266\). The proposed dispersive cloak design is verified by numerical full-wave simulations results which also confirm good cloaking performance.  相似文献   

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