微尺度熱質(zhì)輸運(yùn)問題的理論研究.pdf

1、傳熱、傳質(zhì)是自然界和工程實(shí)際中極為普遍的輸運(yùn)現(xiàn)象,近百年來人們運(yùn)用傳統(tǒng)的輸運(yùn)定律(傅立葉定律、費(fèi)克定律)成功地解決了大部分的實(shí)際問題,但是隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,尺度(時間、空間)的微小化和外部作用的極端化使得傳統(tǒng)的輸運(yùn)定律不能夠準(zhǔn)確地描述這類條件下的輸運(yùn)現(xiàn)象,因此,研究微尺度和極端條件下的熱、質(zhì)輸運(yùn)現(xiàn)象成為傳熱傳質(zhì)學(xué)研究中的新熱點(diǎn)之一.本文主要對時間微尺度和極端條件下的熱、質(zhì)輸運(yùn)過程進(jìn)行了研究,以較為成熟的初等運(yùn)動論中的簡單平均分子自由

2、程方法分別對氣體和固體介質(zhì)內(nèi)輸運(yùn)現(xiàn)象的物理機(jī)制、本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了理論分析,引入了松弛時間的概念,從微觀上對傳統(tǒng)的輸運(yùn)定律進(jìn)行了修正,修正后的方程能夠更好的描述時間微尺度和極端條件下的熱、質(zhì)輸運(yùn)過程.利用修正后的雙曲型熱傳導(dǎo)方程和質(zhì)量傳遞方程對具有復(fù)雜邊界條件的導(dǎo)熱問題以及熱、質(zhì)耦合傳遞問題用有限差分的方法進(jìn)行了數(shù)值求解.計(jì)算結(jié)果表明:在考慮熱量(質(zhì)量)傳遞過程的松弛效應(yīng)以后,發(fā)現(xiàn)熱量(質(zhì)量)傳遞速度是有限的且具有明顯的波傳播機(jī)制,計(jì)算結(jié)果