热惯性对热弹性行为影响的渐近分析

• 作者: 刘栋 宋新南 王颖泽
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 热惯性 热质运动 广义热弹性动力学模型 渐近分析
• 年，卷（期）: 2013,（21）
• 所属期刊栏目: 原子和分子物理学
• 页码范围: 229-236
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.62.214601

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。