导读:本文包含了纳尺度传热论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:微纳尺度导热,超快速激光加热,克努森数,热波
纳尺度传热论文文献综述
毛煜东[1]（2015）在《微纳尺度传热问题的理论分析和格子Boltzmann数值模拟》一文中研究指出超快速脉冲激光加热技术已被广泛应用于材料科学、纳米技术等诸多领域,而激光加热引起的纳米尺度的导热规律仍有待进一步探索,并成为该技术进一步发展的制约因素。许多微电子元件的尺寸已达到纳米级,为了设计其散热系统,必须深入研究微纳尺度导热的机理。对于微纳尺度导热问题,实验、理论和数值结果均表明暗含传播速度无限大假设的传统傅立叶定律不再适用。因此,探索微纳尺度导热规律具有重要的理论价值和应用价值。本文基于Cattaneo-Vernotte(CV)导热模型、双相滞(DPL)导热模型和体现尺度效应的改进的CV导热模型,应用解析方法对超快速激光加热引起的导热问题开展了系统的研究。并应用格子Boltzmann方法(LBM)数值模拟了超快速激光加热问题和微纳尺度热点引起的导热问题。本文首先基于傅立叶定律和CV导热模型,研究了超快速激光加热金薄膜引发的薄膜内部的导热问题,并将两个模型给出的结果进行了比较。研究结果表明,在CV导热模型中,热是以波动方式传输的,而不再是基于傅立叶定律的扩散传输方式,因此消除了热扰动传播速度无限大的缺陷,并得到了不同克努森数下“热波”在薄膜内部传播的无量纲速度。同时发现在绝热边界条件下,当系统达到稳定后,温度会随着克努森数的增加而升高。基于DPL导热模型对超快速激光加热金薄膜的一维导热问题进行了研究。结果表明,增大温度梯度迟滞时间与热流密度迟滞时间的比值会降低薄膜被激光加热一端的温度峰值,并缩短系统达到稳定状态的时间。基于DPL导热模型给出了在激光加热薄膜的导热过程中“热波”发生的必要条件。另外发现当温度梯度迟滞时间大于热流密度迟滞时间时,导热过程将不再发生热波现象,这一结论既符合本文的计算结果,又验证了Tang的结论。同时研究了在滑移边界条件下,表面调节系数对薄膜内温度分布的影响,研究结果表明,受加热表面的温度会随着表面调节系数的增加而降低。本文还基于DPL导热模型研究了不同克努森数下薄膜内部热流密度的分布情况,结果表明,当系统达到稳定状态时,热流密度的值随着克努森数的增加而增大。在微纳尺度导热系统中,导热系数与系统的特征长度紧密相关。因此本文基于体现尺度效应的改进的CV导热模型对超快速脉冲激光加热金薄膜的导热问题进行了研究。在与CV导热模型给出的结果的比较中发现,在改进的CV导热模型中热波的波峰并不出现在薄膜的内部,而是始终位于受加热边界。还发现两个模型所得无量纲速度值之间的大小取决于克努森数是否大于1.1027。在与DPL导热模型给出的结果进行比较时,发现两种模型所得到的温度分布存在较大差别,而且随着克努森数和DPL导热模型中的温度梯度迟滞时间的增大,两者的差别愈发明显。本文利用LBM数值模拟了激光加热硅薄膜的一维导热问题,结果表明,在过渡区由激光加热引起的薄膜内部的能量是以波动的形式进行传输的,且随着克努森数的增大,能量密度峰值变高。利用激光分别对薄膜的两侧进行加热时,发现由激光在薄膜两侧施加扰动引起的热波在薄膜内相遇时,会引发能量的剧烈增强。在与傅立叶定律和CV导热模型给出的结果的比较中,发现傅立叶定律不能展示能量的波动传输方式,且会严重低估薄膜内产生的能量密度峰值。CV导热模型虽然能够展示能量的波动传输形式和热波在相遇后的能量增强现象,但会低估能量增强的幅度。此外,本文还提出了通过控制激光作用于薄膜两侧的时间差,从而调节薄膜内能量最大值产生位置的方法,这对激光加热技术具有一定的指导意义。本文最后利用LBM研究了绝缘体上硅(SOI)晶体管的硅薄膜中纳米尺寸热点引发的导热问题。结果表明,在过渡区能量是以波动的形式进行传输的,并且边界条件对薄膜内能量的高低具有十分重要的影响。(本文来源于《山东大学》期刊2015-05-07）
冯霞[2]（2015）在《纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料制备及微纳尺度传热计算模型构建》一文中研究指出纳米孔SiO2隔热材料是一种性能优良的超级绝热材料,具有质轻、孔隙率高、热导率低等优点,其中,最具代表性的是SiO2气凝胶。然而大量的研究结果表明SiO2气凝胶具有脆性大、制备工艺繁琐、生产周期长、超临界干燥工艺采用高温高压设备致使生产费用增加且干燥过程存在安全隐患、危险性大等缺点,难以实现大规模生产。因此,本文提出了以气相法SiO2纳米粉末为基体材料,引入增强纤维,采用干法成型工艺制备了纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料,并对复合隔热材料的性能进行分析和表征,同时构建了微纳尺度传热计算模型。采用高速粉体混合改性机混合物料,合理调控设备运行参数,可以使物料混合均匀、提高纤维表面包覆改性效果。同时,适宜的成型压力和合理的压制过程控制也是纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料制备工艺的关键,当转速为1200r/min,时间为30min,成型压力为2MPa时,材料抗折强度可达0.3MPa,100℃时其导热系数仅为0.0205W/(m·K)。增强纤维的引入可显着提高材料的力学性能及隔热性能。本文选用无碱超细玻璃纤维、氧化锆纤维、多晶莫来石纤维、陶瓷纤维及石英纤维为增强纤维五种纤维作为增强纤维,当采用无碱超细玻璃纤维时,材料力学性能及隔热性能最佳,且纤维含量越高,材料力学性能及隔热性能越好,当掺加15%无碱超细玻璃纤维时,材料抗折强度由未掺加纤维前的0.0423MPa提高到0.3698MPa,500℃时,导热系数由未掺加纤维前的0.1592W/(m·K)减小到0.0683W(m·K)。此外,应严格控制掺加纤维长度,纤维越长,抗折强度越高,但越易发生团聚导致隔热效果变差,试验结果表明,较适宜的纤维长度为6mm。构建了微纳尺度传热计算模型,计算不同条件下复合隔热材料的有效热导率,得出各条件导热系数计算结果与试验结果变化规律一致,且计算值和试验值相差不大。(本文来源于《广西大学》期刊2015-05-01）
程启坤[3]（2015）在《纳尺度分形结构中传热特性的分子动力学模拟研究》一文中研究指出纳尺度传热在微机电系统、微电子冷却、热电制冷等方面有着广泛的应用前景,该方面的研究对于探索微观运动传递规律具有重要的科学意义。随着热构件尺寸不断微型化,热构件尺寸与粒子平均自由程的量级相当,这导致尺度效应对热构件传热行为的影响作用越来越突出,其影响机理日益受到人们的重视。目前,纳尺度传热已成为国际微纳米尺度传热传质领域的一个前沿研究热点。在纳尺度系统中,热量传递发生在一个受限的纳尺度空间中,导致传热过程中表现出显着的固-固界面效应和流-固界面效应,这使得纳尺度热传导和气液相变有着独特的微观传递机制,例如纳米复合材料的声子热传导和粗糙表面的液膜蒸发。目前,纳尺度传热中界面效应尚未得到全面揭示,特别是纳米复合材料热导率和粗糙表面液膜蒸发过程缺乏深入的研究。再者,纳米复合材料导热率的结构调控和粗糙表面的定量描述也亟待展开。为此,本文引入分形几何,实现了纳米复合捌料的结构优化设计和粗糙表面形貌的描述构建,分别建立了Si/Ge纳米复合材料声子热传导和粗糙表面气液相变传热的纳尺度理论模型,并采用分子动力学方法研究了Si/Ge纳米复合材料的热导率和粗糙表面液膜蒸发传热机理。概括起来,本文的主要研究内容和研究结论如下：(1) Sierpinski分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究表明：(a)Si原子百分比相同条件下,由于嵌入Sierpinski分形的纳米复合材料的分散布置增强了界面散射,其热导率明显低于嵌入矩形结构纳米复合材料；(b)受硅／锗界面散射影响,Sierpinski分形纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加而减小,达到最小值后随着Si原子百分比的增加而增大；(c)Sierpinski分形纳米复合材料热导率在轴向方向存在尺寸效应,热导率随着轴向长度Lz的增加而增大,受声子运输模式的影响,热导率随截面尺寸的增大而增大。(2)分形树状结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究表明：(a)相对于传统的矩形结构,分形树状结构具有较大的固-固界面密度,导致强烈的声子界面散射,使得分形树状结构在减小纳米复合材料热导率和提高热电材料热电优值方面具有优势；(b)分形树状纳米复合材料中结构设计中,宜选用更大的宽度维数、长度维数和级数。应用分形树状结构是优化纳米复合材料结构设计的有效方法。(3)分形粗糙表面液膜蒸发的分子动力学模拟研究表明：(a)在固体表面附近存在不蒸发液体层。表面粗糙的存在增强了固体表面对液体分子的束缚能力,使得不蒸发液体层加厚,并随着粗糙高度增加不蒸发液体层将加厚：(b)即使在相同粗糙高度下,表面分形维数(即粗糙轮廓不规则程度)也是影响液-固界面能量传递一个重要因素。分形维数的增加,粗糙表面高度变化愈频繁,这也导致粗糙表面的不蒸发液体层加厚；(c)固体表面液膜蒸发速度随着粗糙高度和分形维数的增加而加快。(本文来源于《东南大学》期刊2015-05-01）
王博,宣益民,李强[4]（2012）在《微/纳尺度高功率电子器件产热与传热特性》一文中研究指出传统的宏观传热理论难以准确表征几何结构尺度小于或接近声子平均自由程的高功率电子器件的产热与传热过程,此时器件中能量激发的时间尺度与声子的特征时间尺度相当,甚至小于声子的特征时间尺度,不能满足传统传热理论的假设.本文针对微/纳尺度场效应晶体管的工作过程,建立描述其内部产热及传热特性的多尺度格子-Boltzmann介观模型,通过在模型中引入源项去描述器件内部电子和声子的相互作用,分析计算不同工作状态下晶体管单元的温度分布特征,研究热管理方式对晶体管温度分布的影响,从微/纳尺度揭示了场效应晶体管的产热机理及传热特性,为热设计工作者提供一定的理论依据.(本文来源于《科学通报》期刊2012年33期）
包福兵[5]（2008）在《微纳尺度气体流动和传热的Burnett方程研究》一文中研究指出在微纳尺度气体流动中,通常用Knudsen数,Kn,来表征气体的稀薄程度,Kn数定义为气体分子的平均自由程与流场特征尺度之比。微纳尺度气体流动中,流动进入滑移过渡流区,流场中缺乏足够的分子碰撞,流体逐渐偏离热平衡状态。此时,基于线性本构关系的Navier-Stokes(N-S)方程得到的结果与实验结果有较大的偏差,而基于颗粒模型的DSMC方法统计噪声大,收敛慢,需要大量的计算时间。本论文采用Burnett方程来研究微纳尺度通道里的气体流动和传热特性。Burnett方程由Chapman-Enskog展开从Boltzmann方程导出,能够较好地描述稀薄气体的非线性本质,近二十年来,Burnett方程逐渐受到关注。首先采用线性小扰动理论,首次系统分析常规Burnett方程、增广Burnett方程、BGK-Burnett方程以及Woods方程的一维稳定性问题。研究发现这四种方程在没有引入对方程中随体导数的近似时,对于小扰动都是不稳定的,不稳定的临界Kn数分别是0.105,0.105,0.158和0.074。当采用Euler方程来近似这些方程里的随体导数时,增广Burnett方程和BGK-Burnett方程对小扰动是无条件稳定的,而常规Burnett方程和Woods方程是不稳定的,临界Kn数分别是0.499和0.184。当用N-S方程来近似这些方程里的随体导数时,所有四个方程对于小扰动都是无条件稳定的。接着采用增广Burnett方程结合二阶滑移边界条件研究微纳尺度下的平板Couette流动,在边界上采用松弛方法,成功地获得了任意网格尺度时所有Kn数下的收敛解。结果显示Burnett方程的结果与DSMC以及IP方法的结果符合得较好,当Kn数较小时,N-S方程的计算结果与Burnett方程的结果基本符合,但是随着Kn数的增大,N-S方程的结果开始偏离DSMC结果,而Burnett方程仍旧能够较好地符合,Burnett方程更适合模拟高Kn数下的微纳尺度流动。文中还分析比较了不同Kn数和马赫数下的流场特性,给出了壁面上的滑移速度和温度跃变随Kn数和马赫数的变化。最后采用Burnett方程结合高阶通用滑移边界条件研究微纳尺度下的平板Poiseuille流动,首次在Burnett项中引入松弛方法,成功地拓宽了Burnett方程的求解范围,获得了Kn≤0.4时Poiseuille流的收敛结果。比较发现,Burnett方程的结果与理论分析结果、实验结果以及DSMC结果符合得较好。当Kn数比较小时,Burnett方程和N-S方程的结果相符,但是当Kn数变大,达到过渡流区时,两者开始出现差别,N-S方程失效,而Burnett方程仍旧能够符合DSMC结果。文中还分析了入口与壁面具有相同和不同温度时的气体流动和传热特性。本论文首次系统研究了Burnett方程在微纳尺度通道气体流动中的应用,拓宽了Burnett方程的求解范围。把连续性方法延伸到过渡流区,从而提高了计算效率。本文的研究为微纳机电系统的流动和传热研究提出了新的思路,为后续研究奠定了基础。(本文来源于《浙江大学》期刊2008-04-01）
纳尺度传热论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
纳米孔SiO2隔热材料是一种性能优良的超级绝热材料,具有质轻、孔隙率高、热导率低等优点,其中,最具代表性的是SiO2气凝胶。然而大量的研究结果表明SiO2气凝胶具有脆性大、制备工艺繁琐、生产周期长、超临界干燥工艺采用高温高压设备致使生产费用增加且干燥过程存在安全隐患、危险性大等缺点,难以实现大规模生产。因此,本文提出了以气相法SiO2纳米粉末为基体材料,引入增强纤维,采用干法成型工艺制备了纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料,并对复合隔热材料的性能进行分析和表征,同时构建了微纳尺度传热计算模型。采用高速粉体混合改性机混合物料,合理调控设备运行参数,可以使物料混合均匀、提高纤维表面包覆改性效果。同时,适宜的成型压力和合理的压制过程控制也是纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料制备工艺的关键,当转速为1200r/min,时间为30min,成型压力为2MPa时,材料抗折强度可达0.3MPa,100℃时其导热系数仅为0.0205W/(m·K)。增强纤维的引入可显着提高材料的力学性能及隔热性能。本文选用无碱超细玻璃纤维、氧化锆纤维、多晶莫来石纤维、陶瓷纤维及石英纤维为增强纤维五种纤维作为增强纤维,当采用无碱超细玻璃纤维时,材料力学性能及隔热性能最佳,且纤维含量越高,材料力学性能及隔热性能越好,当掺加15%无碱超细玻璃纤维时,材料抗折强度由未掺加纤维前的0.0423MPa提高到0.3698MPa,500℃时,导热系数由未掺加纤维前的0.1592W/(m·K)减小到0.0683W(m·K)。此外,应严格控制掺加纤维长度,纤维越长,抗折强度越高,但越易发生团聚导致隔热效果变差,试验结果表明,较适宜的纤维长度为6mm。构建了微纳尺度传热计算模型,计算不同条件下复合隔热材料的有效热导率,得出各条件导热系数计算结果与试验结果变化规律一致,且计算值和试验值相差不大。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
纳尺度传热论文参考文献
[1].毛煜东.微纳尺度传热问题的理论分析和格子Boltzmann数值模拟[D].山东大学.2015
[2].冯霞.纳米二氧化硅粉末基复合隔热材料制备及微纳尺度传热计算模型构建[D].广西大学.2015
[3].程启坤.纳尺度分形结构中传热特性的分子动力学模拟研究[D].东南大学.2015
[4].王博,宣益民,李强.微/纳尺度高功率电子器件产热与传热特性[J].科学通报.2012
[5].包福兵.微纳尺度气体流动和传热的Burnett方程研究[D].浙江大学.2008