基于介电函数梯度分布有效介质建模的粗糙表面间近场辐射传热
应用物理
2019-07-09 v1 光学
摘要
粗糙表面间的近场辐射传热（NFRHT）因其在近场能量利用工程实践中的广泛存在，需要深入研究，尤其是从物理机制的角度。本文建立了一个有效多层模型来近似碳化硅（SiC）随机粗糙表面间的 NFRHT。利用有效介质理论（EMT）获得每层的有效介电函数，其沿介质深度形成介电函数的梯度分布。分析了有效介电函数对表面声子极化激元（SPhPs）的影响，表明 SiC 填充分数较小的有效层比 SiC 块体具有更低的 SPhP 共振频率。来自介电函数梯度分布的 SPhPs 耦合产生了主导 NFRHT 的新表面模式。对均方根高度（RMS 高度，{\sigma}）影响的研究表明，随着 {\sigma} 增大，局域态密度（LDOS）和光谱热流的峰值红移，而峰值频率以下的光谱热流增大。这可归因于粗糙层内 SPhPs 的耦合。我们还发现，以平均距离分隔的粗糙表面间的总净热流超过光滑平板间的总净热流，并随 {\sigma} 增大而增加，这为增强 NFRHT 提供了新途径。本工作为粗糙表面间 NFRHT 的模拟与理解提供了参考。
引用
@article{arxiv.1907.03057,
title = {Near-field radiative heat transfer between rough surfaces modeled using effective media with gradient distribution of dielectric function},
author = {Deyu Xu and Ahamed Bilal and Junming Zhao and Linhua Liu and Zhuomin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.03057},
year = {2019}
}