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超常热加工过程中热传导理论的演化与应用:从傅里叶导热模型到非傅里叶导热模型
1
作者
赵明
张晓豪
+3 位作者
范金峰
史宇洋
姚立爽
武传松
《材料工程》
北大核心
2025年第9期39-49,共11页
本文重点分析了从傅里叶导热到非傅里叶导热的理论革新及其在极端传热领域的关键应用。首先梳理了傅里叶导热定律的经典理论框架及其在常规传热场景中的适用性,揭示其在超快速、超短程、超低温等工况下分析能量传递的局限性;然后深入探...
本文重点分析了从傅里叶导热到非傅里叶导热的理论革新及其在极端传热领域的关键应用。首先梳理了傅里叶导热定律的经典理论框架及其在常规传热场景中的适用性,揭示其在超快速、超短程、超低温等工况下分析能量传递的局限性;然后深入探讨非傅里叶导热理论,介绍了Cattaneo-Vernotte方程、双相滞后(DPL)模型,通过引入热流密度弛豫时间与温度梯度弛豫时间的双相滞后效应,突破了传统傅里叶导热模型的理论边界。傅里叶传热控制方程应采用傅里叶型边界条件,而非傅里叶传热控制方程应采用非傅里叶型边界条件。针对超常热加工过程的导热模型,文中首次给出了3类非傅里叶边界条件的数学表达式。通过将傅里叶导热模型与非傅里叶导热模型的数值模拟结果与实验测试结果进行对比,发现非傅里叶模型在预测超快速激光焊接、超短程微纳连接等的温度场瞬态响应、热影响区(HAZ)尺寸及工艺参数优化方面具有显著优势,验证了非傅里叶模型对极端传热条件的精准预测能力,为揭示高端装备、极端工况的传热机理提供重要理论支撑。
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关键词
傅里叶导热定律
非
傅里
叶
导热
理论
非
傅里
叶
边界条件
热弛豫时间
激光加工
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职称材料
地埋管地源热泵水泥基回填材料导热系数预测模型
被引量：
8
2
作者
董世豪
胡自远
+3 位作者
周超辉
周亮宇
林德荣
倪龙
《流体机械》
CSCD
北大核心
2022年第5期22-31,共10页
针对水泥基材料导热系数模型的研究较少的现状,为了给水泥基材料的开发与研究提供一种可应用的导热系数计算方法,根据水泥基材料的成分组成和物理结构,应用傅里叶导热定律,建立了固-液-气三相导热系数预测模型。并基于地埋管地源热泵水...
针对水泥基材料导热系数模型的研究较少的现状,为了给水泥基材料的开发与研究提供一种可应用的导热系数计算方法,根据水泥基材料的成分组成和物理结构,应用傅里叶导热定律,建立了固-液-气三相导热系数预测模型。并基于地埋管地源热泵水泥基回填材料进行了参数识别,得到了适用于水泥基回填材料的参数取值方法和取值组合。该模型可以预测骨料含量(砂灰比)、水灰比(孔隙率)、饱和度、单相成分导热性能等多因素对导热系数的影响。在常见配比范围内,不同孔隙率下的导热系数预测误差在1.49%~5.94%之间,饱和状态不同砂灰比(骨料含量)下的导热系数预测误差在1.49%~15.26%之间。总体上预测精度较高,涵盖了较大范围配比,满足工程应用和科研需求;同时,该模型预测精度显著高于两种经典的导热系数计算模型,且可通过参数识别得到不同用途水泥基材料的最优参数取值,具有更好的普适性。
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关键词
地源热泵
水泥基材料
导热
系数
回填材料
傅里叶导热定律
孔隙率
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职称材料
液氮罐内低温氮气的温度场研究
被引量：
4
3
作者
罗金龙
任一涛
段金燕
《低温工程》
CAS
CSCD
北大核心
2012年第1期44-48,共5页
对装有少量液氮的液氮罐内的温度分布进行了系统研究,提出了相应的温度分布模型。研究表明,在10 L容积的液氮罐内注入少量液氮时,罐内温度可保持低于-130℃持续约25天,适用于多种场合的超低温保存。通过调节距离液氮面的高度,可选择保...
对装有少量液氮的液氮罐内的温度分布进行了系统研究,提出了相应的温度分布模型。研究表明,在10 L容积的液氮罐内注入少量液氮时,罐内温度可保持低于-130℃持续约25天,适用于多种场合的超低温保存。通过调节距离液氮面的高度,可选择保存样品的温度范围并控制样品的升降温速度。理论计算的温度分布与测量的结果符合较好,证实了所建立模型的合理性和有效性。
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关键词
液氮罐
温度场模型
傅里叶导热定律
超低温
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职称材料
题名
超常热加工过程中热传导理论的演化与应用:从傅里叶导热模型到非傅里叶导热模型
1
作者
赵明
张晓豪
范金峰
史宇洋
姚立爽
武传松
机构
中国石油大学(华东)材料科学与工程学院山东省智能能源材料重点实验室
山东大学材料科学与工程学院
出处
《材料工程》
北大核心
2025年第9期39-49,共11页
基金
山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目(2021ZLGX01)。
文摘
本文重点分析了从傅里叶导热到非傅里叶导热的理论革新及其在极端传热领域的关键应用。首先梳理了傅里叶导热定律的经典理论框架及其在常规传热场景中的适用性,揭示其在超快速、超短程、超低温等工况下分析能量传递的局限性;然后深入探讨非傅里叶导热理论,介绍了Cattaneo-Vernotte方程、双相滞后(DPL)模型,通过引入热流密度弛豫时间与温度梯度弛豫时间的双相滞后效应,突破了传统傅里叶导热模型的理论边界。傅里叶传热控制方程应采用傅里叶型边界条件,而非傅里叶传热控制方程应采用非傅里叶型边界条件。针对超常热加工过程的导热模型,文中首次给出了3类非傅里叶边界条件的数学表达式。通过将傅里叶导热模型与非傅里叶导热模型的数值模拟结果与实验测试结果进行对比,发现非傅里叶模型在预测超快速激光焊接、超短程微纳连接等的温度场瞬态响应、热影响区(HAZ)尺寸及工艺参数优化方面具有显著优势,验证了非傅里叶模型对极端传热条件的精准预测能力,为揭示高端装备、极端工况的传热机理提供重要理论支撑。
关键词
傅里叶导热定律
非
傅里
叶
导热
理论
非
傅里
叶
边界条件
热弛豫时间
激光加工
Keywords
Fourier law of heat conduction
non-Fourier heat conduction theory
non-Fourier boundary conditions
thermal relaxation time
laser processing
分类号
TG402 [金属学及工艺—焊接]
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职称材料
题名
地埋管地源热泵水泥基回填材料导热系数预测模型
被引量：
8
2
作者
董世豪
胡自远
周超辉
周亮宇
林德荣
倪龙
机构
哈尔滨工业大学建筑学院寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室
山东省地质矿产勘查开发局第七地质大队
中能建地热有限公司
出处
《流体机械》
CSCD
北大核心
2022年第5期22-31,共10页
基金
国家自然科学基金项目(51978200)。
文摘
针对水泥基材料导热系数模型的研究较少的现状,为了给水泥基材料的开发与研究提供一种可应用的导热系数计算方法,根据水泥基材料的成分组成和物理结构,应用傅里叶导热定律,建立了固-液-气三相导热系数预测模型。并基于地埋管地源热泵水泥基回填材料进行了参数识别,得到了适用于水泥基回填材料的参数取值方法和取值组合。该模型可以预测骨料含量(砂灰比)、水灰比(孔隙率)、饱和度、单相成分导热性能等多因素对导热系数的影响。在常见配比范围内,不同孔隙率下的导热系数预测误差在1.49%~5.94%之间,饱和状态不同砂灰比(骨料含量)下的导热系数预测误差在1.49%~15.26%之间。总体上预测精度较高,涵盖了较大范围配比,满足工程应用和科研需求;同时,该模型预测精度显著高于两种经典的导热系数计算模型,且可通过参数识别得到不同用途水泥基材料的最优参数取值,具有更好的普适性。
关键词
地源热泵
水泥基材料
导热
系数
回填材料
傅里叶导热定律
孔隙率
Keywords
ground source heat pump
cement-based material
thermal conductivity
backfill material
Fourier’s law of heat conduction
porosity
分类号
TH12 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
液氮罐内低温氮气的温度场研究
被引量：
4
3
作者
罗金龙
任一涛
段金燕
机构
云南大学物理科学与技术学院昆明
昆明学院物理科学与技术系昆明
出处
《低温工程》
CAS
CSCD
北大核心
2012年第1期44-48,共5页
基金
国家自然科学基金(60867002)
云南省高校科技创新团队支持计划资助
文摘
对装有少量液氮的液氮罐内的温度分布进行了系统研究,提出了相应的温度分布模型。研究表明,在10 L容积的液氮罐内注入少量液氮时,罐内温度可保持低于-130℃持续约25天,适用于多种场合的超低温保存。通过调节距离液氮面的高度,可选择保存样品的温度范围并控制样品的升降温速度。理论计算的温度分布与测量的结果符合较好,证实了所建立模型的合理性和有效性。
关键词
液氮罐
温度场模型
傅里叶导热定律
超低温
Keywords
liquid nitrogen tank
temperature field model
fourier thermal conductive law
ultra-lowtemperature
分类号
TB663 [一般工业技术—制冷工程]
TB69 [一般工业技术—制冷工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
超常热加工过程中热传导理论的演化与应用:从傅里叶导热模型到非傅里叶导热模型
赵明
张晓豪
范金峰
史宇洋
姚立爽
武传松
《材料工程》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
地埋管地源热泵水泥基回填材料导热系数预测模型
董世豪
胡自远
周超辉
周亮宇
林德荣
倪龙
《流体机械》
CSCD
北大核心
2022
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
液氮罐内低温氮气的温度场研究
罗金龙
任一涛
段金燕
《低温工程》
CAS
CSCD
北大核心
2012
4
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职称材料
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