凝华结霜霜层导热系数理论分析

研究水蒸汽凝华结霜过程在冷壁上形成的霜层的导热系数,依据随机管子多孔介质霜层模型,假设霜层是由孔隙空间与冰晶骨架构成的多孔介质,其中孔隙空间由随机毛细管及连接管子的接头形成,湿空气中的水蒸汽在霜层的孔隙空间中扩散输运并凝华结霜,根据传热传质学理论,导出霜层导热系数关系式。     

生物组织的当量导热系数分析

导热对研究冷刀治疗的传热过程很重要.为了对冷刀治疗热过程有更好的理解,本文研究了生物组织的当量导热系数以及相关因素对当量导热系数的影响.将生物组织视为多孔介质,包括血管和正常组织两部分.建立了血管的分形模型,通过分形维的概念得到血管树的当量导热系数,采用盒计数法得到生物组织的当量导热系数.研究结果表明血管树的形状对组织的当量导热系数有很大的影响.     

二氧化硅纳米薄膜非平衡热导率研究

二氧化硅纳米绝缘薄膜的传热是靠声子在薄膜的振动实现的.声子在纳米薄膜结构中传输的非平衡性影响了薄膜的热导率,3ω实验方法是一种可以对薄膜热导率进行瞬时测量的方法,本文采用3ω方法分别测量低频率段和高频段的二氧化硅薄膜温升及二氧化硅薄膜的热导率,对二氧化硅薄膜的非平衡热导率进行了分析.     

硅纳米薄膜法向热导率的进一步分析

应用非平衡分子动力学方法进一步研究了平均温度为300K、厚度为2.715nm-43.44nm的单晶硅薄膜的法向热导率,模拟结果表明,薄膜热导率低于同温度下单晶硅的实验值,存在显著的尺寸效应,当膜厚度在20nm以下时,法向热导率随尺度减小而线性减小,当膜厚度大于20nm时法向热导率随尺度呈现二阶多项式变化。法向热导率的变化规律与面向热导率的变化规律类似,表明薄膜厚度和表面晶格结构对声子传热影响的复杂性。     

纳米低温保护剂导热机理分析

纳米低温保护剂溶液比传统的低温保护剂溶液具有更好的导热性能,纳米微粒能够显著提高低温保护剂溶液的降温速率.本文探讨了纳米低温保护剂溶液导热性能的影响因素,提出了纳米低温保护剂导热模型,并通过与实验测得的数据进行了比对分析,结果表明所提出的模型是合理的.     

硅晶体热传导性能的分子动力学模拟

基于硅色散关系的实验值,给出硅晶体导热系数的经典分子动力学模拟所必需的温度、导热系数的量子化修正曲线。应用平衡态分子动力学算法模拟了硅晶体在 300～700 K温度区间内的导热系数,模拟结果表明,理想硅晶体的导热系数比自然硅高60％～75％,但随着温度的下降,模拟结果的准确性下降。     

单晶硅薄膜面向热导率分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法(NEMD)研究了室温(300 K)下厚度为2～32 nm的单晶硅薄膜的沿膜平面方向的热导率,并使用Debye-Einstein模型对模拟温度进行了量子修正。模拟表明薄膜面向热导率小于相应的大体积值,并随膜厚度减小而减小,具有显著的尺寸效应。在模拟范围内膜面向热导率略大于其法向热导率;与声子气动力论的定性结果一致。晶体的表面弛豫和表面重构现象导致了MD模拟中体系总内能的升高。     

单晶硅薄膜法向热导率分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法（NEMD）研究了平均温度为 500K、厚度为 2～32nm的单晶硅薄膜的法向热导率。模拟结果表明,薄膜热导率显著低于对应温度下的体硅单晶的实验值,并随膜厚度减小以接近线性的规律减小。用声子气动力论模型的分析结果与NEMD模拟相一致,表明纳米单晶硅薄膜中声子平均自由程显著减小。     

二元室温金属流体热导率的理论计算与实验研究

室温金属流体在芯片散热领域中正日益显示重要价值,但相关材料的热物性比较缺乏.本文基于Faber-Ziman理论和Wiedemann-Franz-Lorenz定律,采用Ashcroft-Langrethp硬球模型偏结构因子以及空核心模型赝势计算了液态二元镓铟及钠钾合金的热导率.结果表明:相比于钠钾合金的热导率随原子组分浓度呈抛物线变化,镓铟合金的热导率与原子组分浓度呈单调变化关系,同时镓铟合金的热导率随着温度升高而升高.作为对比,本文同时也对镓铟合金的热导率进行了实验测定.结合所获数据及钠钾合金文献数据对比,表明计算结果与实验值符合得较好.本文工作为进一步研究二元合金热导率打下了基础.     

两相复合材料有效热导率的理论推导

复合材料有效热导率的解析表达式一直是传热问题中人们想要解决的问题.本文选用合适的单元体,采用热阻模型和积分平均方法,分别对分散相为球体和圆柱体的两相复合材料的有效热导率进行了推导.对于多孔复合材料,当孔隙率较大或温度较高时辐射换热的影响不能忽略,本文分析了气孔为球体或圆柱体时辐射换热对其有效热导率的影响.将计算所得有效热导率与相关实验数据进行了比较,结果表明两者吻合较好,证明了公式的准确性.