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声子水动力学:进展、应用与展望

发布时间:2018-01-01 15:23

  本文关键词:声子水动力学:进展、应用与展望 出处:《中国科学:物理学 力学 天文学》2017年07期  论文类型:期刊论文


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【摘要】:声子水动力学是研究介电固体中热输运的有效宏观方法,它具有清晰直观的物理图像和简洁统一的数学描述.本文总结了声子水动力学的理论基础、历史脉络、前沿进展与应用.从其历史发展看,声子水动力学经历了经典声子水动力学、唯象声子水动力学以及广义声子水动力学3个阶段.论文首先回顾了经典声子水动力学的统一动理论框架,通过声子Boltzmann方程的Chapman-Enskog渐近展开推导,介绍了前人所得到的不同形式的声子水动力学方程的条件和适用范围.随后总结了唯象声子水动力学的主要概念和内容及在微纳尺度热输运中的应用,并阐明了其沿袭经典声子水动力学发展的历史逻辑与局限性.同时,为了推广声子水动力学在复杂系统中的应用,本文介绍了基于声子水动力学理论的数值方法的最新进展,包括声子格子Boltzmann算法和声子Monte Carlo方法等.为了能让声子水动力学更准确地描述微纳系统中的热传递规律,本文还展望了声子水动力学的未来发展趋势,阐释了广义声子水动力学的内涵和外延,深入探讨了其非平衡热力学的理论基础.本文力图促进声子水动力学的进一步发展及其在揭示极端条件热输运机理方面的应用.
[Abstract]:Water is an effective method of macro phonon dynamics in solid dielectric heat transport is studied, it can describe the physical image is clear and intuitive and concise unified mathematics. This paper summarizes the basic theory, the phonon hydrodynamics history, progress and application of frontier. From the perspective of historical development, water dynamics through the classical phonon phonon hydrodynamics water, phenomenological phonon dynamics and generalized phonon water dynamics in 3 stages. The thesis firstly reviews the classical phonon hydrodynamics dynamic unified theoretical framework, through the Chapman-Enskog phonon asymptotic expansion of the Boltzmann equation is introduced by previous get different forms of phonon dynamics equation of water condition and scope. Then we summarize the main phenomenological the concept and content of phonon dynamics and water at the microscale heat transport application, and expounds its development followed the classic phonon hydrodynamic calendar The history of logic and limitations. At the same time, in order to promote the application of phonon water dynamics in complex systems, this paper introduces the latest progress of numerical methods based on the theory of phonon hydrodynamics, including phonon phonon Monte lattice Boltzmann algorithm and Carlo methods. In order to more accurately describe the phonon hydrodynamics of micro nano systems in heat transfer law, this paper also discusses the future development trend of phonon hydrodynamics, explains the connotation and extension of generalized phonon hydrodynamics, discussed its non-equilibrium thermodynamic theoretical basis. This paper tries to promote the further development of water dynamics and phonons in revealing the extreme conditions of thermal transport application mechanism.

【作者单位】: 清华大学工程力学系;
【基金】:国家自然科学基金(编号:51676107,51176089,51321002) 国家重点基础研究发展计划(编号:2013CB228301) 清华大学自主科学研究项目资助
【分类号】:O352
【正文快照】: 1引言传热学是一门古老的学科,其基本理论框架最早可追溯到Fourier发表的经典论著《热的解析理论》[1].传热学不仅对理论科学如数学、热力学和统计物理学等产生过关键的推动作用,而且在化工过程、能源环境和航空航天等工程问题中具有广泛而重要的应用.传热的热载子主要包括4种

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本文编号:1365073

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