微納尺度傳熱因為其獨特的換熱特性而越來越被重視,近年來微納尺度輻射的理論發(fā)展和計算成為了熱點問題。多體輻射換熱理論提出以來,多體耦合近場輻射得到了迅速的發(fā)展。本文通過使用離散偶極子近似結合多體輻射換熱理論,對顆粒系的近場輻射進行了分析計算,研究內容為兩個二維面分布顆粒系間的輻射換熱與雙鏡面受限空間內準三維排布的顆粒系間的輻射傳遞因子。對兩個二維二維面分布顆粒系,采取一個偶極子代表一個顆粒,前提為顆粒對心距大于四倍半徑,選取SiO_2與SiC兩種材料,顆粒半徑0.02μm,研究了顆粒規(guī)則排布于兩個面上、隨機排布于兩個面上、規(guī)則排布于三個面上這三種結構下,面內顆粒密度與面間隙對輻射換熱量的影響。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;隨機排布結構中面間輻射換熱量隨面內顆粒密度降低會持續(xù)下降;三層結構顆粒系在面間隙小時,中間層會起到明顯的加強輻射換熱的作用。雙鏡面內顆粒與顆粒系的研究選取SiO_2立方體顆粒,顆粒邊長0.2μm,計算頻率為2.1×10~(14)rad/s,計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構下的變化情況。發(fā)現(xiàn)與自由空間相比在雙鏡面受限空間內的兩個顆粒,其傳遞因子隨間距增加而下降的趨勢會逐漸平緩。單鏡面結構與非鏡面的自由空間結構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顆粒的影響因其位置不同而不同,當其位于兩顆粒中心附近時,傳遞因子的增加較明顯。顆粒旋轉在兩個顆粒對心距兩倍邊長時,會影響其間的傳遞因子,而達到四倍邊長時,基本無影響。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區(qū)域,與顆粒直接耦合和鏡面長程作用相關。當考慮粒子大小變化時,其對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有增加的趨勢,而在不改變顆粒系密度的情況下對顆粒位錯,沿位錯方向上顆粒間的傳遞因子變化則不大。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TK124
【部分圖文】：

圖 2-1 SiC 的 Lorentz 模型計算所得介電函數(shù)：這一模型描述了金屬中自由電子產生震蕩對需將式(2-28)中等式左側的第三項去掉[43]，同 jp22( )=1，0 peeNem22 。因電子質量小，大多數(shù)區(qū)。輻射與格林函數(shù)常見的介質位于時諧場中的響應模型，偶極子格林函數(shù)是對一個空間源的空間影響進行具體輻射(2-23)可以解電流源與電荷源的真空空間激發(fā)

每個面的代表顆粒數(shù)亦不能太少，因此只能對分布顆粒系進行求解，因為當相鄰球形顆粒滿可以視作偶極子，此時即相當于每個顆粒離散維面分布顆粒系進行計算，但是這種方式因限章采取這種方法對兩個二維面分布顆粒系間的證等人開發(fā)的 T-DDA 程序[49]，對建立的模型進基礎上進行拓展與計算。與文獻[27]進行對比 palik 手冊[44]獲得，其介電函數(shù)隨頻率關系圖SiO2材料有兩個吸收峰值，其對應介電函數(shù)實可產生表面聲子共振的 Reststrahlen 帶，位于峰算結構與參數(shù)選取如圖 3-2 所示。從圖 3-2 中據(jù)對比基本一致，說明程序正確。

論文[27]中的結果，兩個 SiO2正方體顆粒，間隙 300K，計算二者的光譜輻射換熱系數(shù)，本文計算每個個偶極子進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，結構要參數(shù)會對結果產生影響，即每個二維面分邊緣處顆粒在面內有四個最鄰近顆粒位于四維面分布顆粒系的兩個顆粒中心平面的距離與數(shù)密度。模擬條件上，認為環(huán)境真空，選取計算上，將 T-DDA 的程序中顆粒偶極子數(shù)算頻段為ω=0.4—3×1014rad/s，因為這一頻圍的主要能量吸收峰與吸收帶。選取顆粒半徑個顆粒，整體排布成規(guī)則方形，d 與 ds 設置上交叉參數(shù)分析。結果上，使用 300K 下的光G 代表了兩個面在 300K 附近，輻射換熱功率

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本文編號：2814272