各向异性层状材料非傅里叶传热数值模拟与分析

针对单脉冲激光辐照各向异性层状材料表面引起的非傅里叶传热问题,建立基于双曲型方程的非傅里叶热传导模型。采用有限元方法对瞬态温度场进行数值模拟,并针对模拟结果分析总结出非傅里叶传热的时空分布特征。研究结果表明强瞬态激光加热过程中温度以热波的形式以一定的速度向前传播,热波到达的区域存在温度变化,热波未传播到的位置则没有温度变化,传播过程中由于热波扩散损耗能量使波峰逐渐减小;通过改变各层导热系数发现径向导热系数对温度场的影响较小,而轴向导热系数对温度场的影响明显,使热波在层状材料交界处发生反射现象。研究结果可以为各向异性层状材料非傅里叶传热的相关实验研究提供一定的理论基础。

磁纳米粒子为热源的非傅里叶热传输

近年来,磁感应热疗作为一种新兴的肿瘤治疗方法得到较多的关注。本文分析了以磁纳米粒子作为热源的傅里叶传热方程,在傅里叶热传导模型的基础上通过引入弛豫时间建立了单相方程的热传递模型,并利用分离变量法求得了该方程的解析解。分析了外部磁场性质和磁性纳米粒子特性对温度分布的影响。

含能材料等离子体点火过程的强瞬态二维热传导分析

针对在等离子体点火过程中,当热量传播速度为有限值时,其传热机理和适用经典傅里叶定律时热量传播速度为无限大时完全不同。通过对傅里叶定律进行修改,使其能够在强瞬态导热中应用。在柱坐标下建立火药颗粒强瞬态热传导的轴对称二维数学物理模型,并进行数值模拟,计算得到了火药颗粒内部温度场分布,分析了不同因素对等离子体点火性能特别是点火延迟的影响以及火药颗粒内部加入热电偶后对内部温度场分布的影响。计算结果表明:等离子体辐射温度越高,点火延迟越小;辐射吸收层越小,表面温度达到着火点所需时间越短,点火延迟也就越小;松驰时间对等离子体点火产生滞后影响,松驰时间大使热传导系统保持原有稳定状态的能力就强,热传导能量难以向内部渗透。当插入热电偶测量温度时,热电偶对温度场分布会产生影响。

弹性体受热冲击作用的热力耦合特性分析

考虑快速加热过程中的延迟效应和耦合效应,基于广义热弹性理论,建立了热冲击下描述弹性体热力耦合特性的热弹性动力学模型.借助于Laplace变换,推导了热作用初期一维热弹性响应的瞬时解.通过对弹性体内各物理场的求解分析,给出了热弹性波在弹性体内部的传递规律,以及延迟效应和耦合效应对热弹性响应的影响.结果表明:在快速加热条件下,延迟效应的存在削弱了热冲击的作用效果,而耦合效应则在影响热弹性波在弹性体内传播的同时也在一定程度上减弱了延迟效应对热冲击的削弱效果.