热传导中的变分原理

采用力学中建立最小势能原理和最小余能原理的加权余量法,分别得到了热传导中势能型与余能型的变分原理。通过对势能型变分原理的分析发现,对于可逆的导热过程,“力”(热流)在“位移”(温度)上做的“功”完全转换为物体的“势能”,即热量传递势容。而在不可逆的稳态导热过程中,这个势能完全被耗散掉了,成为传递势容耗散。对于非稳态导热过程,则类似于粘弹性物体,热流在温度位移上做的“功”一部分转换为物体的传递势容,而另外一部分成为传递势容的耗散。     

用横波推导简谐波的能量

本文提出用横波推导简谐波能量的方法，并就此进行了具体时推导。     

具体热源的湍流对流中热量传递势容耗散的界

本文从数学上确定了具体热源的湍流对流中时均热量传递势容耗散的上界和下界,该上界和下界反映了体热源对湍流对流中热量传递势容耗散的影响.其上界表明具体热源的湍流对流中时均热最传递势容耗散不会大于导热情况下时均热量传递势容耗散;其下界表明,给定湍流流场的统计特性,即在某种意义上,粘性耗散一定,这时时均热量传递势容耗散可能达到的下界依赖于体热源和速度的时均值.     

再谈恢复系数的物理意义

1998年第4期<物理通报>发表了徐志和的文章"恢复系数的意义及范围"[1],这篇文章是从动量的角度讨论恢复系数的物理意义,<大学物理>上也发表过有关恢复系数的文章[2～3],他们也只是从速度或者动量的角度去讨论恢复系数,并没有从能量方面去探讨.本文完全从能量的角度去讨论这个问题,而且结论简单富有意义,使得恢复系数的物理含义更加丰富多彩.     

基于最小热量传递势容耗散原理的导热优化

导热是一个不可逆过程,它的优化遵循最小热量传递势容耗散原理。本文根据该原理,对体点问题中的高导热材料布置进行了优化。当域内导热系数的积分为定值时,最小热量传递势容耗散对应于导热系数与当地热流成正比,即全场的温度梯度均匀。以温度梯度均匀化为准则,利用仿生优化方法得到了域内有均匀和非均匀热源时高导热材料的最优布置。     

双原子分子离子SiC-激发态A2Ⅱ的势能函数的变分研究

根据能量变分的思想,将双原子分子离子XY 的新解析势能函数ECMI势和关于离子XY 的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion, ECMI)推广到双原子分子离子XY-的势能函数研究之中,具体研究了双原子分子离子SiC-激发态A2∏的势能函数,并与将中性双原子分子的势能函数如Morse势和Huxley-Murrrell-Sorbie (HMS)势直接用于双原子分子离子XY-的结果和ab initio计算结果进行了比较.结果表明,ECMI势和ECMI方法对双原子分子离子XY-的势能函数研究同样是成功的,在重要的渐近区和离解区优于中性势能函数,与精确的ab initio结果一致.     

双原子分子离子SiC~-激发态A~2∏的势能函数的变分研究

根据能量变分的思想,将双原子分子离子XY 的新解析势能函数ECMI势和关于离子XY 的能量自洽法(Energy-consistent-method for ion,ECMI)推广到双原子分子离子XY-的势能函数研究之中,具体研究了双原子分子离子SiC-激发态A2∏的势能函数,并与将中性双原子分子的势能函数如Morse势和Huxley-Murrrell-Sorbie(HMS)势直接用于双原子分子离子XY-的结果和ab initio计算结果进行了比较.结果表明,ECMI势和ECMI方法对双原子分子离子XY-的势能函数研究同样是成功的,在重要的渐近区和离解区优于中性势能函数,与精确的ab initio结果一致.     

卫星上的钟——再谈势场及其零点的选取

上篇我们以离子键晶体中的库仑势场(静电场)为例,谈了势能零点的相对性——势能的零点可以根据实际情况来规定,系统的两确定状态间的能量差并不因零点的变动而改变.     

从能量观点分析火箭飞行

本文从能量转换和守恒观点分析火箭升空的力学原理 .     

能量自洽法的建立以及对异核双原子分子的应用

介绍了一种研究双原子分子势能函数的新方法 -能量自洽法的建立、它的物理思想、它的部分应用成果     

导热优化:热耗散与最优导热系数场

本文讨论了通过重新布置场内的导热系数分布来强化热传导的导热优化问题。针对边界上传热量一定的任意几何区域的稳态导热,在全场的导热系数积分为定值的条件下,以最小热耗散作为目标,利用变分方法导出了导热优化的基本准则;导热系数与局部热流密度成正比。该准则指导下的导热优化过程可获得热耗散最小的导热系数分布。实例证明了该方法是有效且合理的。     

极限热环境下大功率PCB散热改进研究

通过改进太阳罩结构、改变PCB安装形式、设置隔热等方式,对大功率PCB在大空间极限热环境下的散热方式进行了优化和数值模拟。研究结果表明,根据不同发热电子元件的功率及其在PCB上的安装位置及与PCB的连接形式,采用上述措施,可以显著改善散热效果。     

稳态导热中的非傅立叶效应

基于热质与热质势的概念,研究了稳态条件下的导热规律.结果表明:热量在输运过程中受到来自热质势场的驱动力以及来自介质的阻力,当两者平衡时,热量的输运规律满足傅立叶导热定律;当惯性力不能被忽略从而两者不平衡时,热量将被加速,热流密度和温度梯度之间的线性关系不再成立,表现出明显的非傅立叶效应.用数值模拟定量地研究了非傅立叶效应对稳态导热过程的影响.     

导热优化中的最小传递势容耗散与最小熵产

为了比较分析强化传热中存在的熵产最小化和传递势容耗散最小化两种不同的方法,针对体点问题,根据这两种方法对导热系数分布进行了优化。数值计算和理论分析的结果表明,根据最小传递势容耗散原理得到的结果优于最小熵产原理得到的结果。其原因在于传递势容耗散最小的优化目标是提高热量传递效率,而熵产最小的优化目标实际上是减少可用能损失。     

纳米变截面结构的导热性质

采用分子动力学方法模拟了固态氩的纳米变截面结构的导热性质,研究发现纳米变截面材料的热阻和热流的大小与方向都相关:当纳米结构沿热流的方向为渐缩时,纳米结构的热阻随热流的增加而增大,而当纳米结构沿热流的方向为渐扩时,纳米结构的热阻随热流的增加呈减小的趋势;当热流较大时,热流沿渐缩方向时的热阻明显大于热流沿渐扩方向时的热阻,但当热流较小时纳米变截面结构的热阻和热流方向的关系不大.最后依据热质的运动和传递理论的动能效应对该现象进行了分析解释.     

层流对流换热中的势容耗散极值与最小熵产

在一定的约束条件下,存在一个最优的速度场,它能够使得温度场和速度场的协同程度最好,从而使得对流换热的整体传热性能达到最优。目前对传热效果的评价存在熵产最小化和势容耗散取得极值两种不同的准测。分别根据这两种优化准则,用变分方法推导了在粘性耗散一定的条件下,稳态无内热源的层流对流换热的场协同方程,并对方腔内对流换热问题进行了优化。数值计算结果表明,势容耗散取得极值时的换热效果优于熵产最小的结果,因此势容耗散极值原理更适合做为对流换热的优化准则。     

不同目的热优化目标函数:热量传递势容损耗与熵产

热量传递势容(势容)反映了物体的导热能力,在导热过程中势容有损耗,对应于势容损耗最小的导热过程效率最高,传热速率最大。熵反映了过程的不可逆性,在导热过程中熵有增加(熵产),对应于熵产最小的过程是系统做有用功的能力((?))损失最小的过程。以势容损耗和熵产为目标函数,分别对导热平板和圆形导热管进行了导热优化计算。以势容损耗作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的梯度为常数,结果是系统具有最大的导热能力。以熵产作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的自然对数的梯度为常数,结果是系统具有最小的(?)损耗。     

热管式相变蓄热换热器储/放能过程中传热特性的实验研究

将热管作为换热元件应用于相变蓄热系统中,研制了一套热管式相变蓄热换热器。采用石蜡作为蓄热材料,对其储、放能过程即内部石蜡的融化与凝固过程进行了实验研究。测定了储、放能过程中不同时刻换热器内石蜡的温度分布; 改变供、取热流体参数,分析了供/取热流体的入口温度与流量对换热器储/放能过程的影响;分析了储、放能过程中能量随时间的变化情况。结果表明,热管在本换热器内极好地发挥了换热元件的作用,换热器运行状况良好,各项功能均能较好地实现。