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基于拉普拉斯方程的任意形状热斗篷研究与设计
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2014.10.22
  • 页码:194402-
  • 分类:O175.25[理学—数学;理学—基础数学]
  • 作者机构:[1]云南大学无线创新实验室,信息学院,昆明650091, [2]电子科技大学电子工程学院,成都611731
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61161007,61261002); 云南省自然科学基金重点项目(批准号:2013FA006); 教育部博士点基金(批准号:20135301110003,20125301120009); 中国博士后基金(批准号:2013M531989)资助的课题~~
  • 相关项目:超材料微波传感器的理论及实验研究
中文摘要:

如何灵活地控制和操纵热流是目前研究的热点.本文基于拉普拉斯方程提出了一种设计任意形状热斗篷的方法.对于形状规则的热斗篷,在特定边界条件下求解拉普拉斯方程得到了斗篷区域材料的热导率分布解析表达式;对于不规则形状的热斗篷,通过数值求解拉普拉斯方程得到了斗篷区域材料的热导率参数分布.全波仿真结果表明,所设计的二维和三维任意形状热斗篷内部隐身区域的热通量为零,从而具有热保护功能;同时,热流绕过斗篷后温度场恢复原来的分布,实现了完美隐身功能.这项研究为解决热斗篷内外边界非共形问题提供了一种可行的方法,对热保护器件的设计和制备有指导意义.

英文摘要:

How to control and manipulate the heat flow in a flexible way is a hotspot of current research. Based on Laplace's equation, we propose a method to design thermal cloak of arbitrary shape. For a thermal cloak of regular shape,the thermal conductivity expression is derived by analytically solving the Laplace's equation under certain boundary conditions; for a thermal cloak of irregular shape, the distribution of thermal conductivity can also be obtained based on the numerical solution of Laplace's equation. Results of full wave simulation show that no heat fluxes emerge in the internal stealth area both for two-dimensional and three-dimensional thermal cloak of arbitrary shape. Meanwhile, the heat fluxes return to their original pathways, resulting in a perfect thermal invisible effect. This research provides a feasible method to design a thermal cloak of non-conformal cross section and has a guiding significance for the design and manufacturing of thermal cloak.

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期刊论文 47 会议论文 9 获奖 2 著作 4
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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