传热学考试知识点

1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率

2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法

3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比

6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。

影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速

7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？

蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。

不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。

8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。

首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。

主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段

9灰体有什么主要特征？ 灰体的吸收率与哪些因素有关？

灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。

10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？

气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的

11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？

平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。

纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论

边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸 （3）边界层内流动状态分为层流与紊流，紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。 13液体发生大容器饱和沸腾时，随着壁面过热度的增高，会出现哪几个换热规律不同的区域？这几个区域的换热分别有什么特点？为什么把热流密度的峰值称为烧毁点？

分为四个区域：1、自然对流区，这个区域传热属于自然对流工况。2、核态沸腾区，换热特点：温压小、传热强。3、过度沸腾区：传热特点：热流密度随着温

压的升高而降低，传热很不稳定。4、膜态沸腾区：传热特点：传热系数很小。 由于超过热流密度的峰值可能会导致设备烧毁，所以热流密度的峰值也称为烧毁点。

14阐述兰贝特定律的内容。说明什么是漫射表面？角系数具有哪三个性质？在什么情况下是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没有关系？

兰贝特定律给出了黑体辐射能按空间方向的分布规律，它表明黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角的余弦规律变化：在垂直于该表面的方向最大，而与表面平行的方向为零。

光谱吸收比与波长无关的表面称为漫射表面。

角系数的三个性质：相对性、完整性、可加性。

当满足两个条件：（1）所研究的表面是漫射的（2）在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的。此时角系数是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没有关系。

15试述气体辐射的基本特点。气体能当灰体来处理吗？请说明原因

气体辐射的基本特点：（1）气体辐射对波长具有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。气体不能当做灰体来处理，因为气体辐射对波长具有选择性，而只有辐射与波长无关的物体才可以称为灰体。

16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。流体在管内流动过程中，随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的？外掠单管的流动与管内的流动有什么不同

管槽内强制对流换热的入口效应：入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。

入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数较高，且沿着主流方向逐渐降低。充分发展段的局部表面传热系数较低。

外掠单管流动的特点：边界层分离、发生绕流脱体而产生回流、漩涡和涡束。 18为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不需要考虑？

圆管外敷设保温层同时具有减小表面对流传热热阻及增加导热热阻两种相反的作用，在这两种作用下会存在一个散热量的最大值，，在此时的圆管外径就是临界绝缘直径。而平壁不存在这样的问题。

19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体？

气体的辐射与吸收对波长具有选择性，二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗：以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面，而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，无法散发到宇宙空间，使得地球表面的温度逐渐升高。

20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下，如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响？原因？

对于凝结，蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数，因为在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。

大空间饱和沸腾过程中，溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化，这是因为，随着工作液体温度的升高，不凝结气体会从液体中逸出，使壁面

附近的微小凹坑得以活化，成为汽泡的胚芽，从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt减小的方向移动，即在相同的Δt下产生更高的热流密度，强化了传热。

21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层，使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾？原因？ 基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率，但是这一结论是在“物体与黑体投入辐射处于热平衡”这样严格的条件下才成立的，而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层，投入辐射既非黑体辐射，更不是处于热平衡，所以，表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍，这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。 22请说明Nu、Bi的物理意义，Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件？

Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度

Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比

Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀，并随着时间的推移整体的下降，逐渐趋近于外界温度。

Bi趋于无穷时，表面的对流换热热阻几乎可以忽略，因而过程一开始平板的表面温度就被冷却到外界温度，随着时间的推移，平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。

23举例说明什么是温室效应，以及产生温室效应的原因

位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间，例如小轿车、培养植物的暖房等，其内的温度明显地高于外界温度，这种现象称为温室效应。这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收性，从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内，而吸热面发出的常温下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内，从而产生了所谓的温室效应。

24数值分析法的基本思想

对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为：把原来的时间、空间坐标系中连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，来获得离散点上被求物理量的值。

25强化沸腾的方法

强化沸腾的方法：1、强化大容器沸腾的表面结构，2、强化管内沸腾的表面结构。

工程热力学考试大纲

课程编号：825 课程名称：工程热力学

一、 考试的总体要求

掌握能量转化的基本规律和工质（主要是理想气体和水蒸气）的基本性质。

二、 考试的内容及比例

1．基本概念：

热力系统、绝对压力、可逆过程、卡诺循环、卡诺定理、热力学第二定律的内容、过程进行的方向性、孤立系统熵增原理、制冷系数、热泵系数、麦克斯韦关系式、水蒸气临界点、露点、相对湿度、喷管的选择、临界压力比、节流、多级压气机的最佳中间压力、压气机的绝热效率、朗肯循环、再热循环、抽汽回热循环、热电联产、燃气轮机循环、回热度、汽轮机相对内效率、理论绝热燃烧温度、低位发热量。

2．理想气体计算：

理想气体的状态方程、热力学能、焓、熵的计算；理想气体热力过程计算；压气机计算；喷管计算。

3．热力循环计算：

卡诺循环、朗肯循环、再热循环、抽汽回热循环、燃气轮机循环、燃气-蒸汽联合循环计算。

三、 考试的题型

简答题、填空题、计算题等

华北电力大学20xx年考研锅炉原理复试题（自己回忆的）

一、 填空题（20分，每空一分）

1、煤的成分分析标准有收到基、、、。

2、在变负荷时，制粉系统比制粉系统的响应要快。

3、在常温或高温时，空气预热器分为分仓和 分仓。

4、电站锅炉的燃烧方式有、、。

5、热偏差是由不均、不均、不均导致。

6、直流式锅炉肯定存在传热恶化。

7、直流式锅炉的启动方式有启动和启动。

8、在锅炉中，热损失最大的为，300MW机组的q3约为，随着过量空气系数的增大，q4 ，随着锅炉负荷的增大，q5 。

二、简单题（80分）

1、强化煤粉气流着火的措施有哪些?(10分)

2、直流射流偏斜的原因以及对燃烧的影响?(15分)

3、锅炉的烟气污染有哪些?电站锅炉采取哪些措施来降低这些污染?(15分)

4、什么是气温特性?过热蒸汽的气温特性怎么样?(10分)

5、直流锅炉的水动力不稳及其影响?(15分)

6、影响蒸汽品质的因素有哪些?通过哪些措施来净化蒸汽?(15分)

填空20

1. 煤的工业分析成分:

2. 影响制粉系统和磨煤机选择的是煤的 性和 性

3. 式空气预热器比 式空气预热器低温腐蚀轻

4. 电站锅炉的燃烧方式3空)

5. 灰熔融性的三个温度T、ST、FT

6. 直流锅炉的启动系统分为: 式、 式

7. 什么是直流锅炉水动力静态不稳、动态不稳(算名词解释吧)

8. (名词解释)可用率: 连续运行小时数:

简答80

1. 煤粉完全燃烧的条件:10

2. 影响锅炉效率的因素,如何提高锅炉经济性15

3. 直流射流偏斜的原因,对燃烧的影响15

4. 过热气温调节方法,原理15

5. 直流锅炉特点10

6. 影响蒸汽品质的因素,净化措施15

第二篇：传热学论文、

传热学论文

微尺度热传导的研究现状

摘要：微细尺度传热学致力于研究空间尺度和时间尺度徽细情况下的传热学规律, 现已成为传热学中的新兴分支.随着纳米材料、微器件、微结构和微系统研究的深入发展及其应用, 与微尺度效应有

关的理论和技术成为当前的研究热点,推动着微尺度理论的形成和发展。综述微尺度热科学的理论建模、实验测试方法及计算机模拟等三方面的研究进展,重点讨论各理论模型的适用条件及优缺点，并为有关基础探索提供了崭新的研究手段。

关键词：微尺度；微尺度传热；热传导；热辐射；对流换热；薄膜

一、微细尺度传热学产生的背景

近年来，随着信息工业、生命科学与技术、航天技术、能源工程、材料工业及现代毫微米制造技术、高集成度微电子器件、高功率短脉冲激光技术、微加工技术和微电子机械系统在工程上的应用，人工合成高精尖新材料、超导技术等都有惊人的进展。如超大规模集成电路的热设计和热控制，航天器内生命保障系统的传热过程，生命过程中的热现象，微结构内的流动传热传质，微尺度下物质的热物性及其测量以及工质临界状态下的分子聚合等，由于它们的特征尺度与载热体（分子、电子、声子、光子）等的平均自由程处于同一量级甚至更低，导热的Fourier定律、流动的N-S方程已不在适用，微结构表面的辐射性质也出现奇特的变化，已经不能有效地用传统的传热传质理论及传统的实验方法加以解决，导致了热现象由宏观研究到微观研究的历史性转变，促使微尺度传热学这一学科的出现和形成。微尺度传热学致力于尺度微形化极限情况的传热学规律研究：一个是空间尺度极限，其研究的几何尺度可以到微米或微毫米级；再一个是时间尺度极限，即在微妙以至微毫秒内瞬时传热规律的研究。

二、微细尺度传热学及其面临的挑战

微细尺度传热之所以正在形成一个新的学科分支,是因为当尺度微细化后, 其流动和传热的规律已明显不同于常规尺度条件下的流动和传热现象. 也就是说, 当研究对象或者过程经历的时间微细到一定程度以后, 就出现流动和传热的尺度效应微细尺度的流动和传热与常规尺度的流动和传热不同的原因可以分为两大类冈:当物体的特征尺度缩小至与载体粒子〔分子、原子、电子、光子等〕的平均自由程同一量级或者过程延续的时间达到微秒以至毫微秒量级时, 基于连续介质假设而建立的许多宏观概念和规律就不再适用. “微细” 不是指某一特定尺度, 至于何种尺度才能称微细, 这要视讨论的具体

物理现象而定.对于竖直平板的自然对流换热, 当物体尺度缩小至厘米量级时, 其换热规律已有明显不同, 所以这时厘米级就可称“ 微细” .在微细尺度传热的研究中, 类似于传统的传热机理分类, 也可以分为微细尺度导热、微细尺度流动和对流换热、微细尺度热辐射以及微细尺度的相变传热四大类型. 每种类型的问题在其发展和应用中都面临着巨大的困难和挑战.

在微细尺度导热中, 导热系数随尺度的微细而大大降低, 导热存在波动效应和辐射效应; 在微细尺度的流动和对流换热研究中, 必须考虑流体尤其是气体的可压缩性、液体的表面效应以及气体的稀薄效应;在微细尺度热辐射中, 热辐射不仅与声子自由程有关,还与光子波长和光子相干长度有关, 根据特征尺度的不同, 应当把微细尺度热辐射分为三个区域进行研究;对于微细尺度相变传热, 所研究的问题可以分为两类,即常规尺度容器中的沸腾或凝结所包含的许多微细尺度传热问题以及容器或通道尺寸缩小至与核的临界直径同一量级时相变及其换热规律如何变化.

三、微尺度理论的体系框架

微尺度理论是以微尺度效应的产生机理、影响、控制和应用为主要研究对象的学科。那些研究对象的时空尺度虽然也在通常所说的微尺度范围内, 但并不存在或很少涉及微尺度效应的研究体系不属于微尺度理论的范畴。目前微尺度理论的研究主要是面向材料、微器件和微系统, 其基本框架含盖了材料、物理、热学、力学、电子等多个学科, 其中研究的比较深入的有以下几个学科。

（）纳米材料学

广义上是指材料的三维尺寸中至少有一维处于纳米量级。分为零维材料( 即纳米微粒) ; 一维材料( 即纳米纤维) ; 二维材料( 即纳米薄膜) ; 和三维材料( 即纳米材料构成的固体) 。狭义上纳米材料只分为两个层次: 一是纳米微粒,二是纳米固体( 包括薄膜) 。在小尺度效应、表面效应、量子效应和宏观隧道效应的影响下, 纳米材料在力、热、声、光、电、磁等方面的性质分别表现出很多异常性能, 部分优异性能已在一些高新技术产品中得到应用。纳米材料科学研究的主要内容也包括两个方面: 一是系统的研究纳米材料的性能、微结构和谱学表征。二是发展新型的纳米材料。

3. 2 介观物理

介观的概念最早是由Van Kampen 在19xx年使用的。广义上讲, 凡是出现量子干涉现象的体系称为介观系统。在空间尺度上它包括了团簇、纳米体系和微米体系。但目前

介观系统多特指电现象研究, 把团簇和纳米体系分离出去, 形成狭义的即介观物理学的概念。介观物理学中, 把非弹性散射平均自由程称为相位相干长度。用系统尺度与的比较判断系统是否是属于介观体系。介观物理中最活跃的研究领域是半导体低维结构。低维结构的维度是根据系统空间三维尺度与德波罗意波长的相对大小来决定的。在低维结构中, 电子波函数的相位成为影响输运过程的重要参数, 因此当微电子器件中电子波函数之间存在一定相干性时, 用分立元件模型分析整块集成电路的方法就完全不适用了。低维量子结构的发展, 给纳米器件和纳米电子学提供了物理基础。目前已研制出电子波器件、单电子器件、微型光学微腔等一些新型器件。

3.3 微尺度传热学

从微观的角度看, 决定热传输过程的机制在金属膜中是电子与声子之间的相互作用, 在介质膜、绝缘体和半导体中则完全取决于声子的散射。因此当空间尺度不断细化时, 微器件中使用的各种薄膜的厚度可与其中电子和声子的平均自由程处于相同或更小的数量级上。在薄膜厚度方向上, 由于传输能量的电子和声子的数目和输运速度的有限性, 温度场将不再是连续的, 温度梯度概念的失效使得传统理论中根据傅立叶定律确定的热流矢量的定义变得模糊不清。温度梯度和热流矢量这两个概念的模糊化, 是微尺度传热现象对宏观传热理论提出的第一个挑战。当时间尺度不断细化时, 对于热传输的瞬态行为研究, 必须考虑声子间的相互作用和声子散射两者各自的影响; 还必须注意到温度梯度与热流矢量两者间在时间上的分离现象, 这是微尺度传热现象对宏观传热学提出的第二个挑战。声子的输运速度与温度和介质有关。平均说来, 在室温下, 声子的速度即声速是在104m/ s~105m/ s 的水平, 因此在皮秒( 10- 12s) 级的平均自由时间内, 声子的迁移路程即热量传播深度是在10- 8m~ 10- 7m 的水平, 这恰好是亚微米和深亚微米量级。因此, 微细空间尺度效应和微细时间尺度效应是不可分开的, 必须统一在一个理论框架中。目前人们对这一理论研究已提出不少模型如两步模型( 即声子电子相互作用模型) ; 声子散射模型;声子辐射传输模型; 以及热波模型等等, 为深入微尺度传热研究打下了良好的基础。但这些模型分别侧重于空间微尺度或时间微尺度效应, 要建立完整的理论体系和研究方法还有大量的工作要做。

3. 4 细观力学

进入微尺度以后, 各种力的作用效果随着尺寸的减少而发生显著变化。细观力学的任务之一就是建立微尺度下体系的本构关系。另一方面, 宏观力学体系是以材料的连续

性为前提条件的。连续力学把系统内任一点的微小邻域看成是理想材料组成的, 即假定在该微小邻域内的材料、应力、应变等均是连续且均匀一致的。但是从微观上看, 微小邻域也是由各种不同成分和形状的物质组成的复杂体。应力应变场在微观尺度上是无法均匀一致的。细观力学的主要任务之二就是要系统而准确的使用基于表征微观结构和成分的参数来表示与这些微小邻域相联系的连续力学量, 因此细观力学有时就称为微观力学。

3.5 纳米电子学

由于微电子学曾引起人类社会的巨大变革,在微尺度理论和技术研究中, 纳米电子学是最引人注目的。纳米电子学的物质基础之一是低维量子结构, 在器件物理的研究方面与介观物理的研究是一致的。在电路方面, 目前数字集成电路已进入规模( GSI) , 其开关时间已接近或突破纳秒级。此时平均到每位二进制逻辑的功率已接近甚至超过硅片的传热限。对于低温工作的高速约瑟夫逊器件, 其开关时间甚至已达到数十皮秒的量级。此时量子限和热涨落限的影响也逐渐明显。因此集成电路的发展已逼近其各个物理极限。另一方面, 随着集成度的增加、工作速度的提高和特征尺寸的减少以及系统功能的复杂化, 纳米电磁兼容的问题也是束缚纳米电子学发展的瓶颈。因此说, 纳米电子学还有赖于介观物理、纳米材料和纳米结构的突破性发展。这也是目前光学器件和神经元器件等虽然低速但远离各种物理极限的新型器件的研究颇具吸引力的原因之一。

四、微尺度热传导的研究方法

当物体的空间尺寸微细化后出现空间微尺度热效应,物体导热系数将随膜厚的减小而降低,导热体甚至可变为绝缘体;当热过程超快速时出现时间微尺度效应,温度梯度和热矢量之间的时间分离。目前采用的两种常用的理论研究方法有分子动力学方法和声子波尔兹曼方程理论。

（一）、分子动力学方法

1、Fourier定律(扩散模型) 工程上热传导现象由Fourier 定律来描述。这种功能表现为热流密度和温度梯度不再成线性关系,动能功效也导致Fourier导热定律不能通过热流和温度梯度准确地获得物体的导热系数。

2、CV波模型 Fourier定律假设热是以无限大速度扩散的行为,但后来,人们发现液氦以19 m · s- 1的速度传递,指出热实质上是以有限速度运动的波形,从而提出非Fourier定律。

3、Jeffrey模型 在古典热波的基础上, Joseph等从液体中剪应力波的思想出发,得到Jeffrey型热传导方程,认为不仅存在热流迟滞τq ,而且存在温度梯度迟滞T ,但一般认为τq 总是小于τT 的,即热流在先,温度梯度的建立在后。

4、弹道输运(双相迟滞模型) Tzou对Jeffrey模型作进一步改进,得到双相迟滞模型 ,认为热流迟滞时间和温度梯度迟滞时间并没有哪一个具有先天优势,没有先后长短之分.

以上4种模型的关系: Jeffrey型是双相迟滞模型的一级泰勒展开近似;当Jeffrey型的温度梯度迟滞时间为零时, Jeffrey型退化为CV 波模型;当CV波的热流迟滞时间τq 为零时,退化为经典Fourier方程。

（二）、声子玻尔兹曼方程及相关热传导理论

当物体的尺寸L≈Lr (特征长度) , t≈τr (时间尺度) , 动力学理论不再适用, 为此需要一个更基本的理论, 声子玻尔兹曼方程即确定粒子分布函数的普适方程。

1、碰撞间隙理论 BTE是1970 年Chapman 和Couling最初用于气体研究时提出的,不同粒子的散射及碰撞机制通常十分复杂,一般对BTE进行适当的简化,以实现一定程度上的理论分析。19xx年,Majumdar引入最常用的简化,即碰撞间隙理论,但松弛时间取决于晶格温度,此假设仅对部分散射有效。当电子和晶格温度差别很大时则不成立。

2. 抛物两步模型 当假定电子热传导率为常数,电子和声子的热容都不随温度变化时,即可得到最简单的抛物两步模型 ,此模型分两步完成:首先辐射能被电子吸收,然后通过电子、声子相互作用加热金属晶格。它仅适用于偏离平衡状态不远的热传导过程,且温度变化不能过大。因忽略了第一阶段晶格温度变化和第二阶段耦合能量传输,对金属薄膜中皮秒脉冲加热期间热行为的预测失去了真实性,不能全面深入理解皮秒脉冲加热过程中薄膜热行为。

3、双曲两步模型 19xx年, Tien从玻尔兹曼方程出发,得出金属中新的热传导方程,此过程分电子气受热和相互作用使金属晶格受热两步完成,在电子引起的热流上加了一个电子热化时间τF。Tien认为在极短时间条件下,金属的辐射加热过程中τF 使微尺度条件下金属中的热传导过程表现出了更加清晰的波动特征不可忽略。当光脉冲持续时间远大于松弛时间时,双曲两步模型退化为抛物型。此模型揭示了金属中通过电子进行的能量交换的双曲特性,说明热流不仅依赖于自身的变化率且与温度梯度有关。适用于具有高耦合因子的薄膜材料,强调空间微尺度效应。

4、声子辐射传输模型 19xx年,Majumdar研究电介质薄膜热传导时提出的,该模型

用于描述声学薄介质, h ≤ l = vsτ。即膜厚和声子平均自由程处于同一量级的薄膜。

5、声子散射模型 19xx年, Guyer在研究线性化Boltzman方程时提出的。

6、非平衡电子声子传输模型 20xx年,由Zeng Tao fang发现,主要用于研究两种异性材料接点处的能量交换。

五、细尺度传热学的研究内容

（1）对流换热 微细结构表面及微槽管和微孔隙多孔材料中的流动和有无相变时的传热传质; 薄液膜流动单相与蒸发传热传质及稳定性的研究; 相变过程界面传输特性与两相流、相间分布特性的微细研究; 微尺度换热与微加热器、微型热管、超高紧凑换热器等的应用基础研究与技术开发.

（2） 热传导 介电材料薄膜内的热传导; 金属薄膜内的导热与膜厚度的关系, 边界电子散射的影响; 超导材料薄膜导热率与材料种类、膜厚、温度的关系; 特殊介质, 包括生物体与细胞组织结构的导热研究; 时间微尺度热过程中的能量传递规律, 热波传播理论与应用的研究, 小至耐点接触时热电传输的微尺寸效应.

(3) 热辐射 辐射性质与微尺度的关系, 几何光学区、电磁微尺度区、电子传输微尺度区、量子尺寸区的辐射特性, 微尺度辐射与传统几何光学区辐射的偏离; 薄膜、微槽表面的热辐射特性及其制造过程中的热控制;微多孔材料内的辐射热传输.

(4 ) 相变传热 壁面上蒸发液滴内部的微对流现象; 液体表面蒸发与凝结分子动力学; 生物材料的微冷冻过程.

(5) 微重力传热传质 微、零重力环境下的流动与对流换热, 微、零重力环境下相变(沸腾、凝结和熔化、凝固)换热机理; 微、零重力环境下传热传质的地面模拟实验方法与实验技术。

六、微尺度传热学的研究进展和成果

微细尺度传热学研究主要集中在微细尺度导热问题上，之后则扩展到微细尺度热辐射、微细尺度对流换热和微细尺度相变传热问题的研究。正是这些理论与实验观察上的矛盾促成了微尺度传热学的发展，目前已经覆盖了范围广阔的多个领域，如固液薄膜、半导体器件、生物芯片、光学器件、芯片冷却装置、微电子机械系统、生物芯片、微传感器、激光加工、热医学工程等，蕴涵了许多极具挑战性的课题。

从20世纪80年代开始，美国即进行了微细尺度传热学的探索性研究，并很快得到了

学术界和企业界的广泛重视和支持。19xx年7月在日本召开的“分子与微尺度传输现象”日美联合研讨会上，众多学者都认为，20世纪最后10年可能会是微米和毫微米尺度热传输现象取得突破性进展的关键时刻，而这一突破将对21世纪初高新技术的发展起到极大的推动作用。日本的微传热研究重点是应用，其微型热管的产生已形成规模。在我国，自19xx年以来，围绕着微细尺度传热学的研究，国家自然科学基金和其他各类基金先后资助了多孔介质流动、微型槽道内的传热、微型热管、微型毛细泵环、微重力下的流动传热、高集成电子设备高热流强度散热技术、微电子机械系统内部的流动和传热等多项研究。

主要应用领域有：

薄膜中的热传导，1987 年,瑞士科学家发现YBa2 Cu3O7 陶瓷在温度35 K以上具有超导电性即高温超导性。人们第一次认识到自然界存在一个超导体及半导体均可工作的温度范围,于是一种集超导体- 半导体于一身的功能强大的复合器件应运而生。

计算机元器件及其传热问题，近年来,微电子工业发展的一个显著特点是个人计算机和工作站呈爆炸般增长,MEMS的影响遍及仪器、医疗、生物系统、机器人、设计、导航及计算机应用等几乎所有现代科技领域. 我国也开展这一学科的研究,并在纳米科学的某些领域如定向碳纳米管阵列、一维纳米线等还取得了引人注目的成就。

微型换热器及其传热问题，微型换热器涉及相当广泛的领域,在电子器件、微P纳电子机械系统、一些现代最先进的生物技术和微医疗仪器等方面都得到了充分的应用。 微尺度热驱动技术，在某些环境下,热信号被认为是控制一些“微小”机器的最合适的工具之一,最近发现,除电场之外,温度或温度梯度可对一定成型表面上的微小流体流动起到导向作用。

微尺度生物传热，生命过程发生在三类空间尺度内,即对应于机分子行为的纳米尺度、与组织内单个细胞行为相关的微米尺度以及与整个生物机体行为相关的宏观尺度。对细胞尺度范围内的传热传质问题的研究近年来逐渐成为生物学研究中的一个重心。

分子机器，对分子水平上的机械装置进行加工的执着追求导致了一系列相应器件的产生,如:转子、齿轮、开关、闸门、转栅、马达、棘齿等,其中分子马达在生物系统中比较普遍,其制作最近在实验室中也成为现实。分子尺度的机器必然相当敏感于其所处的热环境,显然,对这类器件热控问题的研究已不再是一个遥远的梦想。

七、展望

目前, 微米、纳米科学已经成为当前最受关注的热门学科之一, 21 世纪世界经济的基石将在很大程度上建立在微小器件的基础之上, 而微细尺度传热学正是微尺度科学中最新和重要的学科分支之一它具有广阔的工程应用背景, 并备受众多领域专家的关注. 微细尺度传热学是交叉于热科学、物理、电子、器件、机械、材料、化工、生物医学工程、仪表、生物信息与控制等诸多领域的一个新成长点.正是由于极其广阔的应用前景和深刻的甚至是哲学上的变革, 微细尺度传热学的研究正在国际上形成热潮. 就是空间、时间微细尺度条件下的传热问题.可以预见, 随着微细尺度传热学研究的进一步深人, 将为高新技术的发展提供有力的支持, 并为众多高新技术的基础和应用研究提供崭新的研究手段.

现代高新技术的发展, 特别是微电子、微电子机械系统、激光和光电子系统等的发展, 迫切需要解决微细尺度传热传质问题, 同时也使微型换热器得到了快速发展, 微冷却系统有可能变成现实.微/ 纳米、飞/ 皮秒的传热问题, 对传统的工程热物理既是一场挑战, 也是一场机遇。

[1] Garcia M E. Theoretical description of ultrafast phenomena in clusters[ J] . Appl. Phys. , 2001, A72: 261- 271.

[2] Tzou D Y, Chiu K S. Temperature - dependent thermal lagging inultra fast laser heating[ J ]. International Journal of Heat andMassTransfer, 2001, 44 (9) : 1725 - 1734.

[3] 吕永钢,刘静. 生物体多尺度热学响应问题的研究与应用,应用基础与工程科学学报, 2005, 13 (2) : 163 - 179.

[4]过增元. 国际传热研究前沿,微细尺度传热, 力学进展, 2000, 30( 1) : 1~ 6.

[5]陈玉凤,刘 尧,王培吉,微尺度传热学进展,济南大学理学院,1671 - 3559 (2008) 01 - 0102 - 05

[6]陈海辉,微尺度热传导的研究进展,南华大学机械工程学院, 1673- 0062( 2004) 03- 0027- 04

[7]唐祯安, 王立鼎,关于微尺度理论, (大连理工大学, 1004-924X( 2001) 06- 0493- 06

[8] 颜蒂平，陈云飞,微尺度热传导的分子动力学仿真与实验研究,东南大学机械工程系,20040615