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热隐身:小概念,大用途

物理 2023年第9期52卷 605-611页

作者：统计物理与复杂系统课题组复旦大学物理学系上海200438

热隐身这个概念的提出,无论从应用角度,还是从学术层面,皆有其异乎寻常的重要性。文章简介了热隐身的来龙去脉,在介绍概念的同时,重点阐述其在地下掩体中红外热防护方面的特殊应用价值——其在领域内已经发展十五年,广为人知,而在领域... 详细信息

热隐身这个概念的提出,无论从应用角度,还是从学术层面,皆有其异乎寻常的重要性。文章简介了热隐身的来龙去脉,在介绍概念的同时,重点阐述其在地下掩体中红外热防护方面的特殊应用价值——其在领域内已经发展十五年,广为人知,而在领域外尚显陌生。至于热隐身的特殊学术价值,也在文末一并介绍,并着重介绍基于其进行的概念延拓,即从“热隐身”这个小概念,推广到“热超构材料”这个大概念,再进一步推广到“扩散超构材料”这个更大的概念。此外,文章对热隐身的制备方法和原理亦有述及。

关键词：热隐身变换热学红外热防护地下掩体热超构材料扩散超构材料

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热隐身衣与热流控制的数值模拟计算

热隐身衣与热流控制的数值模拟计算

作者：王武迪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

热流控制是近年来研究的热点问题,在能源的高效利用,国防安全,功率器件,热信息器件等方向都有广泛的应用前景。参照变换光学,得益于热传导方程在坐标变换前后的形式不变性,研究者将坐标变换法推广到了热力学领域,为热流控制提供了有力... 详细信息

热流控制是近年来研究的热点问题,在能源的高效利用,国防安全,功率器件,热信息器件等方向都有广泛的应用前景。参照变换光学,得益于热传导方程在坐标变换前后的形式不变性,研究者将坐标变换法推广到了热力学领域,为热流控制提供了有力的理论支持。热隐身衣是近年来热流控制的热门领域,指可以控制某一区域的热流,从外部看就好像该区域不存在一样。热隐身衣的实现往往通过构造热学超材料来完成。针对热流控制的定量分析并给出现实的设计方法对热隐身的推广应用具有重要意义。目前大部分关于热隐身衣与热流控制的研究都是定性分析,虽然实现了很多功能,但是并没有给出定量的设计思路。本文基于坐标变换法设计了二维圆形热隐身衣的理论模型,并且将其参数化。定义了无量纲数描述热隐身衣参数和性能。通过数值模拟计算的方法给出了各个系统参数对被控制区域的影响,给出了拟合方程,并进行修正。基于此可以按照需求设计热隐身衣,并且通过调节参数定量的控制固定区域的热流。鉴于热隐身衣需要的是各向异性的材料,而且需要满足某些条件,现实中几乎不能找到符合条件的材料,于是本文通过等效热阻理论利用各项同性材料构造了符合要求的热学超材料。基于构造的热学超材料,本文建立了两个等效热隐身衣模型,分别具有热集中和热削弱功能,并且进行了分析。定义无量纲数描述等效模型对外部温度场的扰动,并与理论模型比较。最后将两个模型综合,给出了能同时实现两种功能的热隐身衣模型的设计思路,可以根据不同需求调节模型参数即可定量的控制固定区域的热流。

关键词：热隐身热流控制坐标变换数值模拟

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低光泽度热隐身光子晶体薄膜

真空科学与技术学报 2019年第11期39卷 1021-1026页

作者：王航赵大鹏陈宗胜张继魁刘瑞煌时家明国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室

为了降低热隐身薄膜在可见光探测下的显著性,研究了低光泽度热隐身光子晶体薄膜的设计和制备问题。首先分析了影响光子晶体热隐身薄膜光泽度的因素,然后从基底的粗糙度,可见光波段平均反射率,以及合适的镀膜工艺三个方面进行优化,按照... 详细信息

为了降低热隐身薄膜在可见光探测下的显著性,研究了低光泽度热隐身光子晶体薄膜的设计和制备问题。首先分析了影响光子晶体热隐身薄膜光泽度的因素,然后从基底的粗糙度,可见光波段平均反射率,以及合适的镀膜工艺三个方面进行优化,按照优化方案进行制备和测试分析,最终得到低光泽度热隐身光子晶体薄膜。结果显示,所研制的光子晶体薄膜的光泽度可以减小到4.2个光泽单位左右,符合相关标准。并且在中、远红外大气窗口内的波段发射率分别为0.20和0.25,说明该低光泽度薄膜对中远红外具有较强的隐身性能。

关键词：材料光子晶体光泽度热隐身

基于火积耗散理论的超材料热隐身斗篷机理研究

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基于火积耗散理论的超材料热隐身斗篷机理研究

高等教育学会工程热物理专业委员会第二十一届全国学术会议

作者：张昊春于海燕王蛟龙孙丹冯致远袁远哈尔滨工业大学能源科学与工程学院

随着超材料技术的快速发展,设计和制备微结构热隐身斗篷是当前研究的热点。基于Schittny等人设计的多层圆环形模制金属板的热隐身结构,构建了以铜和聚二甲硅氧烷交替填充的多层环形热隐身斗篷结构的二维传热模型及传统的单层聚二甲硅氧... 详细信息

随着超材料技术的快速发展,设计和制备微结构热隐身斗篷是当前研究的热点。基于Schittny等人设计的多层圆环形模制金属板的热隐身结构,构建了以铜和聚二甲硅氧烷交替填充的多层环形热隐身斗篷结构的二维传热模型及传统的单层聚二甲硅氧烷防护层。使用ANSYS FLUENT软件分别对热隐身斗篷模型,传统热防护涂层模型和外界环境模型的传热过程进行数值模拟,获得三种模型在加热过程中的温度场的分布,由此分析两种防护结构对物体的瞬态保护作用。基于(火积)耗散极值原理对热隐身斗篷的隐身机理进行了研究,并与熵产分析得到的结果进行验证,从能量传递和利用角度对多层环形热隐身斗篷的热隐身机理给出了热力学解释。研究结果为超材料热隐身斗篷设计与性能评估提供理论依据。

关键词：超材料热隐身导热火积热力学机理

来源： cnki会议评论

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吸波超表面及其在中红外波段的应用

光学学报 2022年第17期42卷 74-88页

作者：孙雨威贺楠张智徐西南杨柳金毅邢宇心何赛灵浙江大学光电科学与工程学院光及电磁波研究中心浙江大学上海高等研究院

近年来，随着超材料研究的发展，中红外波段的吸波超表面得到了快速发展，其应用潜力也不断被发掘。本文首先介绍了不同类型的中红外吸波超表面及其工作机理，然后回顾了在热辐射源、热隐身和探测器等应用中吸波超表面的应用方式和优势... 详细信息

近年来，随着超材料研究的发展，中红外波段的吸波超表面得到了快速发展，其应用潜力也不断被发掘。本文首先介绍了不同类型的中红外吸波超表面及其工作机理，然后回顾了在热辐射源、热隐身和探测器等应用中吸波超表面的应用方式和优势，最后总结现有的挑战并对将来的发展进行了展望。

关键词：探测器中红外波段超表面完美吸收热辐射热隐身

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热斗篷结构传输特性的[火积]评估模型

工程热物理学报 2016年第6期37卷 1322-1328页

作者：于海燕张昊春魏衍强李垚王蛟龙哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国工程物理研究院化工材料研究所绵阳621999 哈尔滨工业大学复合材料研究所哈尔滨150001

作为一类热隐身超材料,热斗篷结构以良好的热防护和隐身特性在航天飞行器、遥感卫星、计算机芯片表面等处得到了广泛的应用。本文基于铜和PDMS材料交替而成的多层环形超材料结构,结合实际应用,在传统圆环形热斗篷的基础上,设计出两类超... 详细信息

作为一类热隐身超材料,热斗篷结构以良好的热防护和隐身特性在航天飞行器、遥感卫星、计算机芯片表面等处得到了广泛的应用。本文基于铜和PDMS材料交替而成的多层环形超材料结构,结合实际应用,在传统圆环形热斗篷的基础上,设计出两类超材料热保护器外形——梭形和导弹形的计算模型。利用ANSYS FLUENT14.5软件分别对三种热斗篷模型和无防护涂层的平板展开数值模拟。利用(火积)理论建立热力学评价指标。最终得到对两种优化模型热隐身效果分别在不同温差下(火积)评估指标随时间的分布情况。

关键词：热隐身数值模拟 [火积] 优化设计

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热学超材料研究进展

光电工程 2017年第1期44卷 49-63页

作者：张学骜张森国防科学技术大学理学院长沙410073

热学超材料是超材料家族的新成员,从一开始就备受瞩目,尤其近年来得到迅猛发展。本文以热学超材料关键技术为主线,着眼于坐标变换的基本理论和先进超材料的新奇性质,综述了近年来热学超材料的研究进展,重点关注其在热隐身、热防护、热... 详细信息

热学超材料是超材料家族的新成员,从一开始就备受瞩目,尤其近年来得到迅猛发展。本文以热学超材料关键技术为主线,着眼于坐标变换的基本理论和先进超材料的新奇性质,综述了近年来热学超材料的研究进展,重点关注其在热隐身、热防护、热管理和热信息等方面的应用前景。基于热学超材料的研究现状和发展趋势,进行了系统性的分类梳理,分析和归纳了近年来相关研究的内容与特色,给出了未来热学超材料在隐身、热管理、信息等领域的研究展望。

关键词：热学超材料热隐身热防护热管理热信息

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变换热学与热能调控

光电工程 2017年第1期44卷 64-68页

作者：徐象繁李保文同济大学物理科学与工程学院声子学与热能科学中心上海200092 同济大学物理科学与工程学院中欧纳米声子学联合实验室上海200092

如果热流大小和热流流向能像固体中的电流一样被调控,则将使热能调控拥有更广阔的应用前景。宏观热能调控最重要的手段是构建热功能材料,通过对宏观热扩散方程的空间变换,实现空间热导系统的非均匀分布,从而有效调控热流流向。这类基于... 详细信息

如果热流大小和热流流向能像固体中的电流一样被调控,则将使热能调控拥有更广阔的应用前景。宏观热能调控最重要的手段是构建热功能材料,通过对宏观热扩散方程的空间变换,实现空间热导系统的非均匀分布,从而有效调控热流流向。这类基于变换热学的新型热功能材料可以实现热隐身与热伪装。

关键词：热能调控变换热学热隐身热伪装

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热斗篷结构调控传输过程的绕流偏角特性

中国科学院大学学报（中英文） 2018年第2期35卷 209-215页

作者：许国强张昊春马超许玉婷张晨旭哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 中国核动力研究设计院成都610213 哈尔滨电气股份有限公司哈尔滨150028

热斗篷结构具有良好的热防护与热隐身效果,在航空、运输和计算机等领域有着广泛的应用。当前的热斗篷研究,主要是利用变换光学的方法实现热流在被保护体表面的绕流。依据稳态过程导热微分方程具有形式不变性,利用变换光学的方法,推导出... 详细信息

热斗篷结构具有良好的热防护与热隐身效果,在航空、运输和计算机等领域有着广泛的应用。当前的热斗篷研究,主要是利用变换光学的方法实现热流在被保护体表面的绕流。依据稳态过程导热微分方程具有形式不变性,利用变换光学的方法,推导出二维坐标系下,热隐身系统中任意位置的热流偏角的表达式,并通过FLUENT对二维圆形热斗篷材料层边界处的热流偏角进行验证。结果表明,当材料层厚度增大时,热流绕流的偏角减小;当导热系数比值b>1时,热流偏角随着b的增大而增大;当导热系数比值b热流偏角随着b的增大而减小。据此,设计控制热流的传递路径,并优化热斗篷的防护性能和热隐身效果。

关键词：热流偏角热隐身变换光学调控