纳米孔超级绝热材料声子热输运模拟研究

摘要

为研究纳米超级绝热材料中声子输运,采用一维声子热输运的格子玻尔兹曼方法(LBM),建立纳米薄膜内声子热输运的数学模型.在稳态条件下,对LBM方法获得的纳米薄膜内声子能量密度特性曲线、纳米薄膜有效热导率的有效性进行验证.基于LBM方法,对克努森数Kn(纳米薄膜声子平均自由程与薄膜厚度之比,特定纳米材料有一定的声子平均自由程)对纳米薄膜内声子能量密度的影响进行模拟分析.由LBM方法获得的纳米薄膜内声子能量密度特性曲线、纳米薄膜有效热导率与对比方法获得的计算结果基本吻合,证明LBM方法有效.随着克努森数Kn的增大,界面效应(纳米薄膜界面处声子能量密度的跳跃)越明显,说明尺度效应(克努森数Kn对声子能量密度、有效热导率的影响)是纳米材料的明显特征.