纳米尺度凝固的Guyer-Krumhansl-Stefan模型的渐近分析
介观与纳米尺度物理
2018-04-19 v1
摘要
纳米尺度凝固在涉及超快冻结过程与纳米技术的应用中的相关性日益增加。然而，纳米尺度上的热输运由称为声子的热能载流子间 infrequent 碰撞驱动，不能很好地由傅里叶定律描述。本文通过将Stefan条件与Guyer–Krumhansl (GK)方程耦合来研究非傅里叶热传导在纳米尺度凝固中的作用，GK方程是傅里叶定律在纳米尺度上有效的推广，包含记忆和非局域效应。系统的渐近分析表明，凝固过程可分解为多个时间区域，每个区域以非经典热输运模式和独特凝固动力学为特征。在足够大时间下，傅里叶定律得以恢复。该模型能够捕捉凝固过程中固体有效热导率的变化，与实验观测一致。本研究结果提供了可用于控制纳米尺度凝固过程的关键定量见解。
引用
@article{arxiv.1804.06448,
title = {Asymptotic analysis of the Guyer-Krumhansl-Stefan model for nanoscale solidification},
author = {Matthew G. Hennessy and Marc Calvo Schwarzwälder and Timothy G. Myers},
journal= {arXiv preprint arXiv:1804.06448},
year = {2018}
}