无限谐波晶体中的非定常弹道热输运

我们研究具有任意粒子数原胞的无限谐波晶体中的热过程。初始时粒子位移为零且具有随机速度，对应于某个初始温度分布。我们的主要目标是计算任意时刻对应于原胞自由度的动能温度的空间分布。由晶格动力学方程解导出了温度的近似表达式。结果表明，温度表示为两项之和。第一项描述由短时间局部过渡到热平衡所引起的温度高频振荡。第二项描述由弹道热输运引起的温度分布的缓慢变化。特别地，表明对应于原胞自由度的温度局域值通常不同，即使其初始值相等。解析结果得到双原子链与石墨烯晶格的晶格动力学方程数值解的支持。所提出的理论可用于描述具有低缺陷浓度的真实晶体中的非定常弹道热输运。特别地，具有正弦温度分布问题的解可用于正确解释由瞬态热光栅技术获得的实验数据。关键词：弹道热输运；传热；谐波晶体；谐波近似；多原子晶格；复式晶格；动能温度；瞬态过程；温度矩阵；非定常热输运。