申请/专利权人：复旦大学

申请日：2021-07-03

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN113656933B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2021.12.03#实质审查的生效;2021.11.16#公开

摘要：本发明属于热力学器件设计技术领域，具体为一种基于梯度热导率的零能耗热点移动装置及其设计方法。本发明方法首先是设计一种热梯度材料，使它的热导率和密度在空间中呈梯度变化，以构造等效平流，使其具有和真实平流相同的温度性质，从而实现零能耗热点移动，即得到零能耗热点移动装置。零能耗是指该装置不依赖于真实的平流，无需消耗额外动力。本发明方法实现的零能耗热点移动，能对温度敏感型器件进行热防护。本发明方法可以实现等效平流，从而进行热点调控；由于无需真实平流和外界驱动，因此不消耗能量；在静止的固体中实现，因此易于操控。梯度热导率方案的可行性经过模拟和实验验证，为零能耗热管理提供了一个前景广阔的平台。

主权项：1.一种基于梯度热导率的零能耗热点移动装置设计方法，其特征在于，设计一种热梯度材料，使它的热导率和密度在空间中呈梯度变化，以构造等效平流，使其具有和真实平流相同的温度性质，从而实现零能耗热点移动，即得到零能耗热点移动装置；所述梯度变化的具体形式为指数变化，即可以实现任意的等效平流，具体步骤：考虑在一个一维静止均匀固体中的无源热传导，其主导方程为： 其中，ρ0，C0，κ0分别为固体的密度、热容和热导率；T为温度，t为时间，x为坐标；方程1是一个具有空间反演对称性的扩散方程；系统中没有外部驱动即没有质量输运；为了能表现出平流性质，考虑梯度热导κx和梯度密度ρx呈现指数分布：kx＝κ0eαx,2aρx＝ρ0eαx,2b其中，α是一个常数；方程2a和2b确保一个常数热扩散系数D0＝κ0ρ0C0；将方程2a和2b代入方程1，得到： 其中，v0＝-αD0就是静止固体中的等效平流速度；这里v0只是一个等效量；方程3是一个具有空间反演对称性破缺的扩散-平流方程；因此，一维零能耗的等效平流由梯度参数实现；将其与质量输运引起的平流进行比较，为此，考虑一个向前传热的模型，即在左边界设置高温Th，在右边界设置低温Tl；然后，将试探解：Tf＝Afeγx+Bf，代入方程3，得到：γ＝v0D0；通过左右两个边界条件，得到： 向后传热的结果类似，只是在左边界设置低温Tl，在右边界设置高温Th；于是，向前、向后传热的温度分布Tf和Tb归纳为：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 复旦大学 基于梯度热导率的零能耗热点移动装置及其设计方法

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