基于热超构材料的设计与时域有限元模拟

摘要

利用分层近似思想和有效介质理论设计变换热力学装置的材料参数,并给出时域有限元模拟.首先,利用变换热力学理论,推导出热斗篷、热集中器和热旋转器3种装置的理想材料参数.其次,利用分层近似思想消除参数的非均匀性,设计出分层结构,为消除分层结构的各向异性,利用有效介质理论设计各向同性的材料参数.最后,给出数值测试结果以验证装置的性能及设计的可行性.结果表明,当分层层数越多时,该装置实现的热效应越好,可达到与理想装置相同的效果.

关键词

变换热力学 / 超材料 / 材料设计 / 有限元模拟

基金资助

国家自然科学基金(批准号:12301511); 甘肃省教育科技创新基金(批准号:2022A-040)