微納尺度傳熱因?yàn)槠洫?dú)特的換熱特性而越來(lái)越被重視,近年來(lái)微納尺度輻射的理論發(fā)展和計(jì)算成為了熱點(diǎn)問(wèn)題。多體輻射換熱理論提出以來(lái),多體耦合近場(chǎng)輻射得到了迅速的發(fā)展。本文通過(guò)使用離散偶極子近似結(jié)合多體輻射換熱理論,對(duì)顆粒系的近場(chǎng)輻射進(jìn)行了分析計(jì)算,研究?jī)?nèi)容為兩個(gè)二維面分布顆粒系間的輻射換熱與雙鏡面受限空間內(nèi)準(zhǔn)三維排布的顆粒系間的輻射傳遞因子。對(duì)兩個(gè)二維二維面分布顆粒系,采取一個(gè)偶極子代表一個(gè)顆粒,前提為顆粒對(duì)心距大于四倍半徑,選取SiO_2與SiC兩種材料,顆粒半徑0.02μm,研究了顆粒規(guī)則排布于兩個(gè)面上、隨機(jī)排布于兩個(gè)面上、規(guī)則排布于三個(gè)面上這三種結(jié)構(gòu)下,面內(nèi)顆粒密度與面間隙對(duì)輻射換熱量的影響。發(fā)現(xiàn)規(guī)則排布情況輻射換熱量隨面內(nèi)顆粒密度降低先衰減后不變,隨兩面間隙增加大致呈冪次下降;隨機(jī)排布結(jié)構(gòu)中面間輻射換熱量隨面內(nèi)顆粒密度降低會(huì)持續(xù)下降;三層結(jié)構(gòu)顆粒系在面間隙小時(shí),中間層會(huì)起到明顯的加強(qiáng)輻射換熱的作用。雙鏡面內(nèi)顆粒與顆粒系的研究選取SiO_2立方體顆粒,顆粒邊長(zhǎng)0.2μm,計(jì)算頻率為2.1×10~(14)rad/s,計(jì)算其這一頻率下的輻射傳遞因子在規(guī)則排布粒子系與兩體三體結(jié)構(gòu)下的變化情況。發(fā)現(xiàn)與自由空間相比在雙鏡面受限空間內(nèi)的兩個(gè)顆粒,其傳遞因子隨間距增加而下降的趨勢(shì)會(huì)逐漸平緩。單鏡面結(jié)構(gòu)與非鏡面的自由空間結(jié)構(gòu)下兩顆粒間傳遞因子變化的規(guī)律相似。雙鏡面三顆粒系統(tǒng)下,兩顆粒間傳遞因子受第三個(gè)顆粒的影響因其位置不同而不同,當(dāng)其位于兩顆粒中心附近時(shí),傳遞因子的增加較明顯。顆粒旋轉(zhuǎn)在兩個(gè)顆粒對(duì)心距兩倍邊長(zhǎng)時(shí),會(huì)影響其間的傳遞因子,而達(dá)到四倍邊長(zhǎng)時(shí),基本無(wú)影響。顆粒系中不同位置的顆粒間的傳遞因子受顆粒密度的影響大致可以分為三個(gè)區(qū)域,與顆粒直接耦合和鏡面長(zhǎng)程作用相關(guān)。當(dāng)考慮粒子大小變化時(shí),其對(duì)輻射傳遞因子變化規(guī)律的影響可歸因于顆粒密度的變化。增加一方向上的顆粒間隙,與其垂直方向上顆粒間的傳遞因子會(huì)有增加的趨勢(shì),而在不改變顆粒系密度的情況下對(duì)顆粒位錯(cuò),沿位錯(cuò)方向上顆粒間的傳遞因子變化則不大。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

圖 2-1 SiC 的 Lorentz 模型計(jì)算所得介電函數(shù)：這一模型描述了金屬中自由電子產(chǎn)生震蕩對(duì)需將式(2-28)中等式左側(cè)的第三項(xiàng)去掉[43]，同 jp22( )=1，0 peeNem22 。因電子質(zhì)量小，大多數(shù)區(qū)。輻射與格林函數(shù)常見(jiàn)的介質(zhì)位于時(shí)諧場(chǎng)中的響應(yīng)模型，偶極子格林函數(shù)是對(duì)一個(gè)空間源的空間影響進(jìn)行具體輻射(2-23)可以解電流源與電荷源的真空空間激發(fā)

每個(gè)面的代表顆粒數(shù)亦不能太少，因此只能對(duì)分布顆粒系進(jìn)行求解，因?yàn)楫?dāng)相鄰球形顆粒滿可以視作偶極子，此時(shí)即相當(dāng)于每個(gè)顆粒離散維面分布顆粒系進(jìn)行計(jì)算，但是這種方式因限章采取這種方法對(duì)兩個(gè)二維面分布顆粒系間的證等人開(kāi)發(fā)的 T-DDA 程序[49]，對(duì)建立的模型進(jìn)基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展與計(jì)算。與文獻(xiàn)[27]進(jìn)行對(duì)比 palik 手冊(cè)[44]獲得，其介電函數(shù)隨頻率關(guān)系圖SiO2材料有兩個(gè)吸收峰值，其對(duì)應(yīng)介電函數(shù)實(shí)可產(chǎn)生表面聲子共振的 Reststrahlen 帶，位于峰算結(jié)構(gòu)與參數(shù)選取如圖 3-2 所示。從圖 3-2 中據(jù)對(duì)比基本一致，說(shuō)明程序正確。

論文[27]中的結(jié)果，兩個(gè) SiO2正方體顆粒，間隙 300K，計(jì)算二者的光譜輻射換熱系數(shù)，本文計(jì)算每個(gè)個(gè)偶極子進(jìn)行代替布的二維面分布顆粒系粒在顆粒陣列中是很有代表性的一種，結(jié)構(gòu)要參數(shù)會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，即每個(gè)二維面分邊緣處顆粒在面內(nèi)有四個(gè)最鄰近顆粒位于四維面分布顆粒系的兩個(gè)顆粒中心平面的距離與數(shù)密度。模擬條件上，認(rèn)為環(huán)境真空，選取計(jì)算上，將 T-DDA 的程序中顆粒偶極子數(shù)算頻段為ω=0.4—3×1014rad/s，因?yàn)檫@一頻圍的主要能量吸收峰與吸收帶。選取顆粒半徑個(gè)顆粒，整體排布成規(guī)則方形，d 與 ds 設(shè)置上交叉參數(shù)分析。結(jié)果上，使用 300K 下的光G 代表了兩個(gè)面在 300K 附近，輻射換熱功率

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本文編號(hào)：2814272