非线性晶格和布朗制冷机中的热控制

发布时间：2020-09-04 09:19

　　近年来,人们一直都在关注能源的可持续发展问题,目前存储和利用热能的主要手段通常有两种:一种是通过塞贝克效应将热能直接转换为电能,另一种是通过声子热器件控制热流。之所以现在人们十分关注非线性晶格中的热传导,是因为热电转换效率低下并且人们也希望通过类似操纵电流的方式操控热流。声子也是信息的载体,声子的一些特征性行为激励了研究者投身于研究分子层面的内在传热机制。随着纳米技术的进步,人们已经实现了如固态热敏二极管这样的热学器件。所以,对声子运动机理的更深一步研究对于设计热器件来说是十分必要的。本文使用理论分析与数值计算相结合的方法,研究了非线性晶格系统及布朗制冷机中的热控制,并使用随机动力学和晶格动力学理论解释了这些特征动力学行为的发生条件和潜在物理机制,并取得了一些成果如下:1.研究了在非线性FK晶格热传导中由噪声和驱动力诱导的布朗热流。晶格两端分别连接两个具有时间周期的热池。数值模拟结果表明:在对称系统中,系统中的热流与环境参考温度存在两个峰值,也就是出现了热共振现象。在非对称系统中,由于原子位点势的周期性,此现象依旧存在。但在简谐晶格中并不存在此现象。此外,我们还对其内在物理机制进行了详细的分析。此项研究对控制非线性晶格中的热流起着重要作用。2.研究了外部周期力驱动下的布朗制冷机中的热流,数值结果表明:(1)外部周期力对低温端的调节使热流从低温到高温传递,若两端都无周期力调节,热流方向始终从高温传递到低温。(2)调节低温端外部周期力的频率也能够引起热流反转,而只对高温端调节热流反转现象消失。(3)不管是对高温端或低温端调节,随着两端耦合相位的增加,热流的方向发生改变。(4)两端周期力的振幅和频率都相等的情况下,两者之间的相位差能诱导多次热流反转现象。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB651

【参考文献】