【摘 要】
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传热、传质是自然界和工程实际中极为普遍的输运现象,近百年来人们运用传统的输运定律(傅立叶定律、费克定律)成功地解决了大部分的实际问题,但是随着科技的进步和发展,尺度(时
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传热、传质是自然界和工程实际中极为普遍的输运现象,近百年来人们运用传统的输运定律(傅立叶定律、费克定律)成功地解决了大部分的实际问题,但是随着科技的进步和发展,尺度(时间、空间)的微小化和外部作用的极端化使得传统的输运定律不能够准确地描述这类条件下的输运现象,因此,研究微尺度和极端条件下的热、质输运现象成为传热传质学研究中的新热点之一。 本文主要对时间微尺度和极端条件下的热、质输运过程进行了研究,以较为成熟的初等运动论中的简单平均分子自由程方法分别对气体和固体介质内输运现象的物理机制、本构关系进行了理论分析,引入了松弛时间的概念,从微观上对传统的输运定律进行了修正,修正后的方程能够更好的描述时间微尺度和极端条件下的热、质输运过程。 利用修正后的双曲型热传导方程和质量传递方程对具有复杂边界条件的导热问题以及热、质耦合传递问题用有限差分的方法进行了数值求解。计算结果表明:在考虑热量(质量)传递过程的松弛效应以后,发现热量(质量)传递速度是有限的且具有明显的波传播机制,计算结果和由抛物型方程进行计算得到的结果进行比较发现不管是热量传递还是质量传递在时间上都有一个延迟。
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