基于变换热辐射和热传导理论设计的热聚集器装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于能源和红外技术领域，具体为一种基于变换热辐射和热传导理论设计的热聚集器装置。本发明专利技术装置，采用变换热辐射方法，根据热聚集的要求，将特定区域的空间进行压缩变换，然后将空间压缩等价为材料的变换，实现物理空间上局域的热流增强，该局域即为热聚集器；其中，热流为辐射热流和传导热流的总和。辐射热流通过Rosseland扩散近似进行计算，传导热流通过Fourier定律进行计算。本发明专利技术具有广泛的实际应用价值，比如：提高太阳热能发电的效率、海水淡化的效率等等。

Design of the thermal aggregator based on the theory of transformation heat radiation and heat conduction

【技术实现步骤摘要】
基于变换热辐射和热传导理论设计的热聚集器装置
本专利技术属于能源和红外
，具体涉及一种能够将热流进行局域增强的装置，称为热聚集器。
技术介绍
热传导、热对流和热辐射是自然界中常见的三种热输运方式。自从2008年变换热学提出以来，变换理论已经能够处理三种热能输运方式中的两种，即：热传导和热对流。遗憾的是，至今还未有相应的理论来处理热辐射问题。但是，热辐射问题又格外重要。因为根据Stefan-Boltzmann定律可知：只要物体有温度，就会向外辐射能量，也就是热辐射。随着能源问题的日益严重，太阳热辐射已经成为了研究的热点和重点，很多研究者致力于太阳热能发电、太阳能海水淡化、辐射制冷等方面的研究，目的就是为了能够调控并利用热辐射。因此，热辐射的重要性不言而喻。与以往手段不同的是，本专利技术提出了一种新的方法来调控热辐射，即：变换热辐射理论。通过将特定区域的空间进行压缩变换，可以实现局域的热流增强，称该局域为热聚集器。与以往的热聚集器不同的是：本专利技术设计的热聚集器能够同时处理热传导和热辐射问题。这对高温物理有着重要的应用。因为在温度较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于变换热辐射和热传导理论设计的热聚集器装置，其特征在于，采用变换热辐射方法，根据热聚集的要求，将特定区域的空间进行压缩变换，然后将空间压缩等价为材料的变换，实现物理空间上局域的热流增强，该局域即为热聚集器；其中，所述热流为辐射热流和传导热流的总和。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于变换热辐射和热传导理论设计的热聚集器装置，其特征在于，采用变换热辐射方法，根据热聚集的要求，将特定区域的空间进行压缩变换，然后将空间压缩等价为材料的变换，实现物理空间上局域的热流增强，该局域即为热聚集器；其中，所述热流为辐射热流和传导热流的总和。


2.根据权利要求1所述的热聚集器装置，其特征在于，其中：
所述的辐射热流Jrad通过Rosseland扩散近似进行计算：



所述传导热流Jrad通过Fourier定律进行计算：



其中，β为Rosseland平均消光系数，n为相对折射率，σ为Stefan-Boltzmann常数，κ为材料热导率。


3.根据权利要求2所述的热聚集器装置，其特征在于，所述将特定区域的空间进行压缩变换，具体如下：
对于二维情况，从虚拟空间(r,θ)到物理空间(r′,θ′)的坐标变化如公式(2)所示：



其中，r1和r2分别是热聚集器的内径和外径，rm是介于r1和r2之间的一个值，称为中径；公式(2)的物理含义就是将一个半径为rm的圆形区域压缩为一个半径为r1的圆形区域，然后将内外径分别为rm和r2的环形区域伸展为内外径分别为r1和r2的圆围成的环形区域，即为热聚集器；
公式(2)中坐标变换的Jacobian变换矩阵Λ为公式(3)和公式(4)所示：






对于三维情况，从虚拟空间到物理空间的坐标变...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄吉平，须留钧，戴高乐，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31