非对称周期结构角度相关红外透明辐射制冷性能的数值评估
计算物理
2026-02-06 v1
摘要
红外（IR）透明被动辐射制冷（PRC）通过调节辐射热交换而无需直接接触冷却对象，实现非接触式热管理。虽然通常强调在特定入射角度（通常为法向入射）下的非对称 IR 透射性，但我们指出，这种单角度非对称性既不充分，也无法预测实际制冷性能。本文演示，有效的非接触式 PRC 需要通过对发射方向的半球积分来评估角度分布的非对称 IR 透明性，而非单一入射角度的非对称性。为量化此效应，我们采用具有布洛赫周期边界条件和弗洛科特模式分解的角分辨率全波电磁（EM）模型来计算周期 PRC 结构的波长和角度相关的双向反射和透射。将所得 EM 响应耦合到能量平衡的热模型中，以预测冷却对象的瞬态温度演化。通过将考虑完整角度分布的模型与仅基于法向入射的近似模型进行比较，我们发现，尽管法向入射下呈现显著的非对称透射，但这种非对称性通常在斜入射角度下并未保留。结果表明，角度积分仅产生有限的制冷效果，甚至可能导致净加热，而基于法向入射的模型则可能显著高估制冷性能。这些结果确立了角度分布非对称透明性作为 IR 透明 PRC 和宽角非对称超材表面的关键 EM 设计原则。
引用
@article{arxiv.2602.05613,
title = {Numerical Evaluation of Angle-Dependent IR-Transparent Radiative Cooling Performance for Asymmetric Periodic Structures},
author = {Junwoo Gim and Jun Heo and Weng Cho Chew and Dong-Yeop Na},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.05613},
year = {2026}
}