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脉冲强激光辐照下材料响应的非傅里叶效应

强激光与粒子束 2009年第6期21卷 808-812页

作者：黄海明孙岳北京交通大学工程力学研究所北京100044

研究了在多脉冲强激光辐照下靶材的热传导与热冲击特性。基于非傅里叶导热定律和热弹性理论,推导出多脉冲激光辐照下靶材温度场和热应力场的解析式;结合适当的边界条件,以不锈钢靶材为例,利用有限差分法和Matlab计算得到了多脉冲强激光... 详细信息

研究了在多脉冲强激光辐照下靶材的热传导与热冲击特性。基于非傅里叶导热定律和热弹性理论,推导出多脉冲激光辐照下靶材温度场和热应力场的解析式;结合适当的边界条件,以不锈钢靶材为例,利用有限差分法和Matlab计算得到了多脉冲强激光辐照下靶材内部过余温度随时间和深度演化情况以及内部热应力的演化规律。计算结果表明:多脉冲激光辐照下靶材热响应在离边界不同截面处温度波形变化出现延迟性,其滞后性能与弛豫时间有关;非傅里叶解中应力波的波前十分陡峭,具有明显的热冲击性。

关键词：激光辐照多脉冲激光非傅里叶效应热冲击

水/金属燃料发动机水滴蒸发非傅里叶效应研究

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固体火箭技术 2005年第3期28卷 169-171,183页

作者：李芳夏智勋张为华钟涛国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

水/金属燃料发动机单液滴蒸发拟选用表面模型假设,为了验证此假设的正确性,采用了修正的傅立叶定律,并分析了其物理意义及适用范围。通过试验验证及分析计算,从理论上证明,表面模型假设适用于水/金属燃料发动机水滴内部的输运过程。

关键词：水/金属燃料发动机水滴热松弛时间非傅里叶效应

超急速传热时球体内非稳态热传导的非傅里叶效应

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工程热物理学报 1998年第5期19卷 601-605页

作者：张浙刘登瀛中国科学院工程热物理研究所北京100080

本文分析了球形物体表面加有一突然温度变化这类超急速传热情形下的热波传播特性．基于超急速传热条件下，热流矢的传播和温度梯度的形成之间存在时间延迟的概念，本文采用双曲型热传导方程来描述该高度非稳态热传导问题，得到了球体内... 详细信息

本文分析了球形物体表面加有一突然温度变化这类超急速传热情形下的热波传播特性．基于超急速传热条件下，热流矢的传播和温度梯度的形成之间存在时间延迟的概念，本文采用双曲型热传导方程来描述该高度非稳态热传导问题，得到了球体内部温度分布的解析表达式．同时将所得解与抛物型热传导方程的解进行了比较，分析了其热传导的非傅里叶效应与产生条件．

关键词：超急速传热非傅里叶效应球形材料传热

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热冲击空心柱内温度场的非傅里叶效应研究

机械强度 2011年第3期33卷 379-383页

作者：许光映唐志波浙江海洋学院船舶与建筑工程学院浙江舟山316004

超急速传热条件下出现的非傅里叶传热效应因其具有重要的学术意义和巨大的应用潜力,正成为传热领域的研究热点之一。在评述前人研究成果的基础上,针对空心柱体内、外表面温度突变这类超急速传热问题,建立带有热松弛时间项的双曲线型导... 详细信息

超急速传热条件下出现的非傅里叶传热效应因其具有重要的学术意义和巨大的应用潜力,正成为传热领域的研究热点之一。在评述前人研究成果的基础上,针对空心柱体内、外表面温度突变这类超急速传热问题,建立带有热松弛时间项的双曲线型导热方程模型,给出方程定解的边界条件和初始条件。采用对坐标的汉克尔积分变换法求解方程,并进行数值模拟;结果表明,热波在空心柱体内部以一定速度传播,热波所到之处引起局部温度突然升高或降低,任意时刻柱体内温度分布均是不连续的,柱体内温度分布局部区域可能高于边界温度,可能低于边界温度,内部温度变化表现出滞后于边界变化。

关键词：空心柱体热冲击非傅里叶效应热松弛时间

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多孔介质内部高强度传热的非傅里叶效应

东南大学学报（自然科学版） 1999年第5期29卷 96-100页

作者：王馨王海施明恒虞维平东南大学动力工程系南京210096

通过对傅里叶方程和非傅里叶方程的比较，系统地分析了高强度干燥过程中，多孔介质内部超常传热的非傅里叶效应，得到了一些重要结论，即：在高强度干燥过程中，需要考虑由于热扰动的有限传播速度所引起的非傅里叶效应；当距离加热端足... 详细信息

通过对傅里叶方程和非傅里叶方程的比较，系统地分析了高强度干燥过程中，多孔介质内部超常传热的非傅里叶效应，得到了一些重要结论，即：在高强度干燥过程中，需要考虑由于热扰动的有限传播速度所引起的非傅里叶效应；当距离加热端足够远时，非傅里叶效应就变得不明显；随时间的增加，高热流密度干燥过程中需要考虑非傅里叶效应．

关键词：高强度干燥超常传热非傅里叶效应多孔介质

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薄膜材料在强激光辐照下的非傅里叶效应分析

薄膜材料在强激光辐照下的非傅里叶效应分析

作者：李凯北京交通大学

学位级别：硕士

激光技术已广泛应用于高新技术产业和国防军事领域。激光辐照材料时的破坏机理,是激光武器与防护设备研发的理论基础。基于传热学理论,并将非傅里叶效应考虑在内,研究了材料在强激光辐照下的热响应问题。主要取得的成果如下：(1)运用拉... 详细信息

激光技术已广泛应用于高新技术产业和国防军事领域。激光辐照材料时的破坏机理,是激光武器与防护设备研发的理论基础。基于传热学理论,并将非傅里叶效应考虑在内,研究了材料在强激光辐照下的热响应问题。主要取得的成果如下：(1)运用拉普拉斯变换,推导出了激光热流分别作用在薄膜单侧和两侧时,材料温度场的非傅里叶理论解析表达式。(2)利用Matlab进行编程,对温度场的解析表达式进行数值分析,研究发现薄膜在受辐照时,温度随时间的推移而升高。当激光热流按正弦函数规律变化时,温度随时间也呈现出明显的波动性。在脉宽越小时,温度的波动幅度较小,随着脉宽的增大,温度的波动幅度也随之增大,但并不改变最终温度的幅值。材料弛豫时间的变大,温度场最终稳定时呈现出的温度也随弛豫时间的增大而增大。当弛豫时间变化较大时,阻尼会随着弛豫时间的变大而有明显的减小,此时温度沿薄膜厚度方向会有波动性,就可能产生热共振的现象。此外,薄膜厚度对薄膜内的温度有明显影响,厚度增加温度幅值有明显的减小。

关键词：激光辐照薄膜非傅里叶效应解析表达式

涂层基体在脉冲激光辐照下的非傅里叶效应分析

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涂层基体在脉冲激光辐照下的非傅里叶效应分析

作者：马彤辉北京交通大学

学位级别：硕士

近年来随着超短脉冲激光加工技术的飞速发展,在纳微尺度传热的研究越来越重要。涂层技术是改良基体物理性能的有效手段,在计算机集成电路板和航天工业等领域广泛应用。大量实验表明超快速纳微尺度的加热情况非傅里叶效应不能忽略。本文... 详细信息

近年来随着超短脉冲激光加工技术的飞速发展,在纳微尺度传热的研究越来越重要。涂层技术是改良基体物理性能的有效手段,在计算机集成电路板和航天工业等领域广泛应用。大量实验表明超快速纳微尺度的加热情况非傅里叶效应不能忽略。本文基于非傅里叶Cattaneo-Vernotte方程导热理论,研究了涂层基体在强激光辐照下的非傅里叶效应。将涂层结构抽象为具有一定厚度的薄层和无限厚度的半无限体的一维情况,运用拉普拉斯积分变换的方法,推导出脉冲激光热流作用薄层半无限体温度场应力场的L氏域解析解,采用加速收敛反演积分的数值方法,使用MATLAB编程计算得到结果。主要取得的成果如下：(1)激光强度在加热范围内,薄层半无限体在脉冲热流作用下,温度随时间的推移而升高,呈现出明显的波动性。温度场的分布与材料的热弛豫时间、入射热流脉宽等有关。热弛豫时间越大,非傅里叶效应越明显;脉宽越大,温度的波动幅度较大。(2)在正弦脉冲热流作用下,薄层半无限体中会出现拉压应力。应力最大值出现在半无限体中距界面约1倍薄层厚度位置处,应力最大值约为薄层与半无限体界面处应力峰值的2倍。增大薄层厚度有利于减小半无限体中的应力峰值,但不能消除。

关键词：超短脉冲激光辐照 C-V热波方程非傅里叶效应高温涂层

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考虑应变率的广义压电热弹理论及其应用

力学学报 2020年第5期52卷 1267-1276,I0002页

作者：李吉伟何天虎兰州理工大学理学院兰州730050

工程中大量材料的形变介于弹性与黏性之间,既具有弹性固体特性,又具有黏性流体特点,即为黏弹性.黏弹性使得材料出现很多力学松弛现象,如应变松弛、滞后损耗等行为.在研究受热载荷作用的多场耦合问题的瞬态响应时,考虑此类问题中的热松... 详细信息

工程中大量材料的形变介于弹性与黏性之间,既具有弹性固体特性,又具有黏性流体特点,即为黏弹性.黏弹性使得材料出现很多力学松弛现象,如应变松弛、滞后损耗等行为.在研究受热载荷作用的多场耦合问题的瞬态响应时,考虑此类问题中的热松弛和应变松弛现象,对准确描述其瞬态响应尤为重要.针对广义压电热弹问题的瞬态响应,尽管已有学者建立了考虑热松弛的广义压电热弹模型,但迄今,尚未计入应变松弛.本文中,考虑到材料变形时的应变松弛,通过引入应变率,在Chandrasekharaiah广义压电热弹理论的基础之上,经拓展,建立了考虑应变率的广义压电热弹理论.借助热力学定律,给出了理论的建立过程并得到了相应的状态方程及控制方程.在本构方程中,引入了应变松弛时间与应变率的乘积项,同时,分别在本构方程和能量方程中引入了热松弛时间因子.其后,该理论被用于研究受移动热源作用的压电热弹一维问题的动态响应问题.采用拉普拉斯变换及其数值反变换,对问题进行了求解,得到了不同应变松弛时间和热源移动速度下的瞬态响应,即无量纲温度、位移、应力和电势的分布规律,并重点考察了应变率对各物理量的影响效应,将结果以图形形式进行了表示.结果表明:应变率对温度、位移、应力和电势的分布规律有显著影响.

关键词：应变率松弛时间非傅里叶效应瞬态响应压电热弹性

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微尺度碳粒的激光诱导辐射非傅里叶现象分析

中国激光 2014年第4期41卷 189-195页

作者：陈玲红左磊吴建 Gérard Grehan 岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 UMR 6614/CORIA CNRS/Universitéet INSA de RouenSaint Etienne du Rouvrayfrance76800

采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞,同时结合Kn数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导热系数,建立亚微米碳粒的单相延迟双曲型瞬态激光诱导辐射传热传质模型,分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后... 详细信息

采用热松弛时间表征微纳米含碳粒子受热瞬间热扰动和热响应存在的时间迟滞,同时结合Kn数判断受热粒子所处的流动区域修正空气导热系数,建立亚微米碳粒的单相延迟双曲型瞬态激光诱导辐射传热传质模型,分析碳粒子经高能脉冲激光照射前后其温度与激光诱导辐射光谱强度的时域变化特征。重点讨论了热松弛时间与激光能量等参数对不同粒径尺度的碳粒激光诱导辐射光谱信号的影响。结果表明,热松弛时间值越大,入射激光能量越高,粒径越小,受热颗粒的激光诱导辐射光谱信号振荡幅度越强,非傅里叶效应越显著,这为采用激光诱导辐射技术进行高温环境亚微米量级含碳微粒的定量测量研究提供理论依据。

关键词：激光技术激光诱导辐射微尺度碳粒热松弛时间非傅里叶效应