【摘要】：近年來(lái),隨著納米技術(shù)的發(fā)展,微納尺度領(lǐng)域的傳熱問(wèn)題已變得尤為重要。在納米距離下,由普朗克定律給出的兩物體間輻射換熱的極限值被否定,而此時(shí)由耦合倏逝波貢獻(xiàn)產(chǎn)生的輻射換熱量將遠(yuǎn)大于這一極限值,這種現(xiàn)象因此被稱為近場(chǎng)輻射換熱。巨大的近場(chǎng)輻射熱流有利于納米熱器件的發(fā)展,因此一直以來(lái),受到廣泛關(guān)注的是如何進(jìn)一步增強(qiáng)近場(chǎng)輻射換熱,但為了使近場(chǎng)熱器件在實(shí)際中更具有使用價(jià)值,必須對(duì)近場(chǎng)輻射換熱進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)和控制,采用各向異性介質(zhì)可以很好地實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)熱流管理。本文基于兩各向同性平板間的近場(chǎng)輻射換熱公式的推導(dǎo)過(guò)程,針對(duì)于兩各向異性平板間的輻射換熱問(wèn)題,重新推導(dǎo)了各向異性介質(zhì)的麥克斯韋方程組,得到能夠描述電磁波反透射特征的4?4矩陣,并通過(guò)聯(lián)立電磁場(chǎng)邊界條件計(jì)算出反透射矩陣,最終得到兩各向異性平板的輻射換熱量。本文利用提出的各向異性介質(zhì)間輻射換熱的計(jì)算公式,分析計(jì)算了各向異性材料包括磁光材料、雙曲超材料和石墨烯-雙曲超材料異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)間的輻射傳輸特性。發(fā)現(xiàn)分別通過(guò)調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向、光軸傾斜方向和異質(zhì)結(jié)結(jié)數(shù),可以實(shí)現(xiàn)靈活的控制近場(chǎng)熱流。同時(shí)又針對(duì)介質(zhì)薄膜和塊體結(jié)構(gòu)存在介質(zhì)損失等問(wèn)題,提出了利用2D超表面彌補(bǔ)平板結(jié)構(gòu)的缺陷,分析并分別計(jì)算了通過(guò)磁場(chǎng)調(diào)節(jié)石墨烯和相對(duì)轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)單軸超表面輻射換熱特性,并且發(fā)現(xiàn)2D超表面具有高效地調(diào)控?zé)崃餍Ч�。本文進(jìn)一步利用傾斜雙曲超材料光軸的策略,有效改善了以氮化硼為熱源和石墨烯-銻化銦異質(zhì)結(jié)為電池組成的近場(chǎng)熱光伏裝置效率低下的問(wèn)題,并發(fā)現(xiàn)通過(guò)傾斜光軸不僅能對(duì)低帶隙能光譜熱流實(shí)現(xiàn)極大抑制并且還可以增大高帶隙能光譜熱流。最后討論了熱源溫度、電池溫度、工作電壓和石墨烯化學(xué)勢(shì)對(duì)熱光伏電池輸出功率和效率的影響。
【圖文】：

題[15]，促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展。因此，研近場(chǎng)輻射提供更多靈活的方法，為未來(lái)近場(chǎng)質(zhì)調(diào)控 NFRHT 的研究現(xiàn)狀最早于 1971 年 Polder 借助于漲落耗散理論的熱流吸引，認(rèn)為這是未來(lái)微納尺度發(fā)展的背了人們普遍認(rèn)可的 Plank 定律，所以更多否存在，直到 2005 年 Kittel 等[19]才首次通近場(chǎng)輻射現(xiàn)象，這促使更多的學(xué)者證實(shí)其最早 Polder 通過(guò)理論分析得到最大的 NFHR的近場(chǎng)輻射實(shí)驗(yàn)難度相當(dāng)之大，由于必去保性。因此，一些學(xué)者[20-22]為了減小實(shí)驗(yàn)難度二氧化硅平板來(lái)觀測(cè)近場(chǎng)輻射現(xiàn)象，，如圖 輻射換熱有了明顯的增強(qiáng)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文了 HMMs 的局域態(tài)密度會(huì)小于一定厚度的薄膜，這場(chǎng)熱流的增強(qiáng)可以被薄膜結(jié)構(gòu)代替，當(dāng)然實(shí)際中更MMs 其它的特性如負(fù)折射率是薄膜無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。超材料的介質(zhì)損失一直是限制其不能理想大波矢?jìng)鱯ina[36]利用雙曲材料能大波矢?jìng)鬏數(shù)奶匦�，研究了三近�?chǎng)輻射熱流，實(shí)現(xiàn)了熱流的遠(yuǎn)距離傳輸，如圖 料可以在中間體厚度很大時(shí)仍存在很大的熱流。但的傳輸效果明顯下降，這是因?yàn)闊崃髟诮橘|(zhì)內(nèi)部耗散傳輸效果。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TL331

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本文編號(hào)：2606257