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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

秦春雷 杨晶晶 黄铭 胡艺耀

基于拉普拉斯方程的任意形状热斗篷研究与设计

秦春雷, 杨晶晶, 黄铭, 胡艺耀
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  • 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.
    • 基金项目: 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)和中国博士后基金(批准号:2013M531989)资助的课题.
    [1]

    Shelby R A, Smith D R, Schultz S 2001 Science 292 77

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    Zheludev N I, Kivshar Y S 2012 Nature Materials 11 917

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    Hu J, Zhou X M, Hu G K 2009 Optics Express 17 1308

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    Yan M, Yan W, Qiu M 2008 Phys. Rev. B 78 125113

    [10]

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    Yu G X, Cui T J, Jiang W 2009 J. Infrared. Millim. W. 30 633

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    Chen H Y, Chan C T, Sheng P 2010 Nature materials 9 387

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    [18]

    Han T C, Yuan T, Li B W, Qiu C W 2013 Scientific Reports 3 1593

    [19]

    Mao F C, Li T H, Huang M, Yang J J, Chen J C 2014 Acta Phys. Sin. 63 014401(in Chinese) [毛福春, 李廷华, 黄铭, 杨晶晶, 陈俊昌 2014 物理学报 63 014401]

    [20]

    Courant R, Hilbert D 1991 Methods of Mathematical Physics (Weinheim: Wiley-VCH) pp110-112

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    Hu J, Zhou X M, Hu G K 2009 Comput. Mater. Sci. 46 708

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    [13] 钟顺林, 韩满贵, 邓龙江. 超材料微波磁导率色散行为的电可调控性研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117501. doi: 10.7498/aps.60.117501
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    [19] 常红伟, 马华, 张介秋, 张志远, 徐卓, 王甲富, 屈绍波. 基于加权实数编码遗传算法的超材料优化设计. 物理学报, 2014, 63(8): 087804. doi: 10.7498/aps.63.087804
    [20] 邹涛波, 胡放荣, 肖靖, 张隆辉, 刘芳, 陈涛, 牛军浩, 熊显名. 基于超材料的偏振不敏感太赫兹宽带吸波体设计. 物理学报, 2014, 63(17): 178103. doi: 10.7498/aps.63.178103
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-06
  • 修回日期:  2014-05-26
  • 刊出日期:  2014-10-05

基于拉普拉斯方程的任意形状热斗篷研究与设计

  • 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
    基金项目: 

    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)和中国博士后基金(批准号:2013M531989)资助的课题.

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.

English Abstract

参考文献 (21)

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