用于弹道至扩散瞬态热输运的简化玻尔兹曼输运方程
介观与纳米尺度物理
2015-06-23 v1
摘要
为了进一步促进科学洞察和技术创新，需要发展简化但准确的理论方法来处理所有长度和时间尺度上的热输运。利用最初为电子输运开发的玻尔兹曼输运方程（BTE）的简化形式，我们展示了如何轻松自然地捕捉弹道声子效应和有限速度传播。我们展示了该方法与声子 BTE 的良好对比，并能轻松处理完整的声子色散和能量依赖的平均自由程。这项关于瞬态热输运的研究表明：i) 接触处的基本温度跃变如何简单地取决于弹道热阻；ii) 在任何长度的样品中，早期阶段的声子输运都趋近于弹道极限；iii) 当存在弹道效应时，感知到的热传导降低源于温度梯度的减小。重要的是，该框架可以精确地重写为 Cattaneo 方程和双曲热方程，我们讨论了捕捉弹道热效应的关键在于使用正确的物理边界条件。
引用
@article{arxiv.1501.05209,
title = {A Simple Boltzmann Transport Equation for Ballistic to Diffusive Transient Heat Transport},
author = {Jesse Maassen and Mark Lundstrom},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.05209},
year = {2015}
}
备注
9 pages, 5 figures