微尺度熱質輸運問題的理論研究.pdf

1、傳熱、傳質是自然界和工程實際中極為普遍的輸運現(xiàn)象,近百年來人們運用傳統(tǒng)的輸運定律(傅立葉定律、費克定律)成功地解決了大部分的實際問題,但是隨著科技的進步和發(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)的輸運定律不能夠準確地描述這類條件下的輸運現(xiàn)象,因此,研究微尺度和極端條件下的熱、質輸運現(xiàn)象成為傳熱傳質學研究中的新熱點之一.本文主要對時間微尺度和極端條件下的熱、質輸運過程進行了研究,以較為成熟的初等運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內輸運現(xiàn)象的物理機制、本構關系進行了理論分析,引入了松弛時間的概念,從微觀上對傳統(tǒng)的輸運定律進行了修正,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、質輸運過程.利用修正后的雙曲型熱傳導方程和質量傳遞方程對具有復雜邊界條件的導熱問題以及熱、質耦合傳遞問題用有限差分的方法進行了數(shù)值求解.計算結果表明:在考慮熱量(質量)傳遞過程的松弛效應以后,發(fā)現(xiàn)熱量(質量)傳遞速度是有限的且具有明顯的波傳播機制,計算結果