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热惯性对热弹性行为影响的渐近分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.9
  • 页码:1-5
  • 分类:O175.8[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]能源与动力工程学院,江苏大学,镇江212013
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11102073)、中国博士后基金(批准号:2012M511207)、江苏大学高级人才启动基金(批准号:10JDG055)和江苏高校优势学科建设项目(PAPD)资助的课题.
  • 相关项目:急速热冲击作用下材料的热-力耦合行为
中文摘要:

当热作用时间或受热器件结构尺寸呈现微尺度特征时,热流运动的惯性效应将对热量的传递过程产生显著地影响.基于热质的概念,依据牛顿力学原理引入用于描述热质运动的热波方程,结合各向同性材料的本构关系,构建了计及热流运动惯性效应的广义热弹性动力学模型.利用超常传热的微尺度特征,采用解析的方法对半无限大体外表面受热冲击作用的一维问题进行了渐近求解.通过对热波、热弹性波的传播和各物理场分布的分析以及与已有广义热弹性理论预测结果的对比,揭示了热流运动的惯性效应对热弹性行为的影响.结果表明:热量的传递除了受到热流加速的时间惯性影响之外,热流运动的空间惯性也对传热行为产生影响,当计及空间惯性时,热波、热弹性波的波速、波前位置,各物理场的建立时间、阶跃峰值及阶跃间隔均受到不同程度的影响.

英文摘要:

The inertia effect induced by the motion of heat flow will have a significant impact on the heat transfer, when the heat pulse dura- tion or the device structure has micro-scale characteristics. Based on the thermomass theory, the thermal wave equation is introduced to describe the motion of thermomass, and the generalized thermoelastic dynamic model involved in the thermal inertia is established by combining the constitutive relation of isotropic material. By taking into account the micro-scale characteristics for the transient heat transfer, the one-dimensional problem for the semi-infinite solid with the boundary subject to thermal impact is investigated by an analytic method, where the asymptotic solutions for thermoelastic response are obtained. With these solutions, the propagation of the thermal wave and thermal elastic wave and the distribution of the temperature, displacement and stresses are stu~ed. By comparison with the same predictions of the L-S generalized thermoelasticity, the effect of thermal inertia on the thermal behaviors is revealed. The results show that the spatial thermal inertia induced by the motion of heat flux has an impact on the thermal behaviors, except for the temporal thermal inertia. All the velocities and wavefront locations of thermal wave and thermal elastic wave, and the time of each physical field begin to establish, the peak values of jumps and the intervals of two jumps are influenced by the spatial thermal inertia.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876