当前位置:主页 > 理工论文 > 核科学论文 >

各向异性介质近场辐射换热调控及在热光伏中的应用

发布时间:2020-03-29 17:03
【摘要】:近年来,随着纳米技术的发展,微纳尺度领域的传热问题已变得尤为重要。在纳米距离下,由普朗克定律给出的两物体间辐射换热的极限值被否定,而此时由耦合倏逝波贡献产生的辐射换热量将远大于这一极限值,这种现象因此被称为近场辐射换热。巨大的近场辐射热流有利于纳米热器件的发展,因此一直以来,受到广泛关注的是如何进一步增强近场辐射换热,但为了使近场热器件在实际中更具有使用价值,必须对近场辐射换热进行合理地调节和控制,采用各向异性介质可以很好地实现近场热流管理。本文基于两各向同性平板间的近场辐射换热公式的推导过程,针对于两各向异性平板间的辐射换热问题,重新推导了各向异性介质的麦克斯韦方程组,得到能够描述电磁波反透射特征的4?4矩阵,并通过联立电磁场边界条件计算出反透射矩阵,最终得到两各向异性平板的辐射换热量。本文利用提出的各向异性介质间辐射换热的计算公式,分析计算了各向异性材料包括磁光材料、双曲超材料和石墨烯-双曲超材料异质结结构间的辐射传输特性。发现分别通过调节磁场强度和方向、光轴倾斜方向和异质结结数,可以实现灵活的控制近场热流。同时又针对介质薄膜和块体结构存在介质损失等问题,提出了利用2D超表面弥补平板结构的缺陷,分析并分别计算了通过磁场调节石墨烯和相对转角调节单轴超表面辐射换热特性,并且发现2D超表面具有高效地调控热流效果。本文进一步利用倾斜双曲超材料光轴的策略,有效改善了以氮化硼为热源和石墨烯-锑化铟异质结为电池组成的近场热光伏装置效率低下的问题,并发现通过倾斜光轴不仅能对低带隙能光谱热流实现极大抑制并且还可以增大高带隙能光谱热流。最后讨论了热源温度、电池温度、工作电压和石墨烯化学势对热光伏电池输出功率和效率的影响。
【图文】:

近场辐射,换热实验,粒子


题[15],促进能源可持续发展。因此,研近场辐射提供更多灵活的方法,为未来近场质调控 NFRHT 的研究现状最早于 1971 年 Polder 借助于涨落耗散理论的热流吸引,认为这是未来微纳尺度发展的背了人们普遍认可的 Plank 定律,所以更多否存在,直到 2005 年 Kittel 等[19]才首次通近场辐射现象,这促使更多的学者证实其最早 Polder 通过理论分析得到最大的 NFHR的近场辐射实验难度相当之大,由于必去保性。因此,一些学者[20-22]为了减小实验难度二氧化硅平板来观测近场辐射现象,,如图 辐射换热有了明显的增强。

双曲,介质厚度,热流,波矢


哈尔滨工业大学工程硕士学位论文了 HMMs 的局域态密度会小于一定厚度的薄膜,这场热流的增强可以被薄膜结构代替,当然实际中更MMs 其它的特性如负折射率是薄膜无法实现的。超材料的介质损失一直是限制其不能理想大波矢传sina[36]利用双曲材料能大波矢传输的特性,研究了三近场辐射热流,实现了热流的远距离传输,如图 料可以在中间体厚度很大时仍存在很大的热流。但的传输效果明显下降,这是因为热流在介质内部耗散传输效果。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TL331

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 白心爱;;辐射换热角系数的计算[J];红外;2008年08期

2 李茂德;炉内烟气辐射换热有效长度分析[J];同济大学学报(自然科学版);2001年08期

3 邢华伟,郑楚光,柳朝晖;计算辐射换热的Monte-Carlo-Zone方法[J];燃烧科学与技术;1998年04期

4 张鸿坚;传热学课程中辐射换热部分教学的探讨[J];电力高等教育;1994年S1期

5 李心桂;;苏联传热学教材中辐射换热部分内容的变化[J];教材通讯;1985年06期

6 邓作波,余其铮;流化床内辐射换热的计算[J];电站系统工程;1988年02期

7 李大治,李大耀;辐射换热系统温度场的渐近特性研究[J];中国空间科学技术;1988年03期

8 陆继东,钱壬章;流化床辐射换热机理研究[J];华中理工大学学报;1989年06期

9 万跃鹏;范维澄;;求解辐射换热的离散传播法[J];中国科学技术大学学报;1989年03期

10 赵丽娜;朱丽;李哲;;房间围护结构间辐射换热计算的吸收系数法[J];暖通空调;2011年04期

相关会议论文 前10条

1 叶海;;人体辐射换热的计算方法[A];上海市制冷学会二○○一年学术年会论文集[C];2001年

2 叶海;;人体辐射换热的计算方法[A];全国暖通空调制冷2002年学术年会资料集[C];2002年

3 李明晖;欧阳德刚;王海清;陈超;朱善合;罗巍;;陶瓷蜂窝蓄热室辐射换热性能相关分析[A];第十二届全国红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2009年

4 付卫红;;采暖房间的辐射换热计算分析[A];制冷空调新技术进展——第四届全国制冷空调新技术研讨会论文集[C];2006年

5 贺志宏;谈和平;刘林华;冯国泰;阮立明;;发动机叶片流道内辐射换热的数值计算[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年

6 赵丽娜;高丽华;邹平华;;房间表面间辐射换热计算的吸收系数法[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年

7 宋兆培;翟晓强;王如竹;;低温辐射地板供暖辐射换热分析[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年

8 常茂文;;考虑辐射换热因素的闭式喷头响应时间模型探讨[A];2017中国消防协会科学技术年会论文集[C];2017年

9 邹琳江;裘欣;邹得球;;钢包烘烤器的数值模拟[A];第八届全国冶金工艺理论学术会议论文专辑[C];2005年

10 褚治德;焦士龙;;发展红外传热事业[A];全国第十五届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2015年

相关重要报纸文章 前3条

1 中国建筑节能专业委员会会长、首席专家 涂逢祥;窗户节能不容忽视[N];中国建设报;2004年

2 记者 付超;TRIZ理论在我区落地开花[N];新疆科技报(汉);2011年

3 本报记者 王颖春 实习记者 陈琴;49项节能项目投资10.6亿元[N];中国证券报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 董健;基于耦合偶极子方法的粒子辐射特性和近场辐射换热研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

2 王振华;发动机热端部件高温非灰介质辐射换热的数值研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

3 耿旭;复杂结构辐射换热工程应用及数值计算[D];清华大学;1997年

4 马金凤;电厂锅炉辐射换热模型化和掺烧褐煤的试验研究[D];东北大学;2009年

5 胡鹏;毛细辐射空调技术的传热及流动特性研究[D];重庆大学;2012年

6 付丽荣;对流—辐射耦合传热模拟及其在柴油机缸内过程应用研究[D];哈尔滨工程大学;2016年

7 王超俊;基于全光谱k分布模型的辐射换热计算方法[D];北京交通大学;2016年

8 赵磊;辐射参与性磁流体力学流动与传热过程的状态空间建模与自动控制[D];东北大学;2015年

9 张勇;参与性介质热辐射传输的自然元数值研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

10 张絮涵;混凝土埋管式辐射冷顶板室内非稳态换热特性研究[D];湖南大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 王奥;基于热—离散偶极子近似的面分布粒子系间的近场辐射换热[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 曲磊;各向异性介质近场辐射换热调控及在热光伏中的应用[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 曾陈;液滴辐射换热器的液滴辐射换热模型开发[D];哈尔滨工程大学;2019年

4 江乐;球形纳米粒子与半无限大介质的近场辐射换热研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

5 孙仁俊;电热化学发射中等离子体点火时的辐射换热过程[D];南京理工大学;2007年

6 邓顿;AMTEC热损失数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 吴昊;钨与掺杂硅平板间的近场辐射换热研究[D];华中科技大学;2015年

8 刘邦宇;AMTEC热损失分析研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

9 刘照球;混凝土结构表面对流换热研究[D];同济大学;2006年

10 马健;谱方法求解变物性介质内辐射换热[D];东北大学;2014年



本文编号:2606257

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2606257.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户122fc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com