[發明專利]能夠同時調控熱傳導、熱對流和熱輻射的熱隱身斗篷

有效

• 申請號: 201911256756.1
• 申請日: 2019-12-07
• 公開（公告）號: CN111177957B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 黃吉平;楊帥;須留鈞
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種能夠同時調控熱傳導、熱對流和熱輻射的熱隱身斗篷，其特征在于，該熱隱身斗篷為二維雙層殼結構；被隱藏區域無熱流通過，同時影響背景的溫度分布；

設計原理如下：

在考慮傳熱過程的多孔介質中，總熱流J由傳導熱流J₁，輻射熱流J₂和對流熱流J₃組成，其中，熱傳導過程通過Fourier定律描述，熱輻射通過Rosseland擴散近似描述，多孔介質中的熱對流過程通過達西定律描述：

其中，ρ_f,C_f和η_f分別表示流體材料的密度，熱容和動力學粘度，ζ為多孔介質的滲透率，P為壓強，κ為多孔介質的熱導率，γ＝16β^-1n²σ/3為熱輻射系數，β為Rosseland平均消光系數，n為相對折射率，取n＝1，σ為Stefan-Boltzmann常數，其值等于5.67×10^-8Wm^-2K^-4，T代表溫度；

由于多孔介質是由液體和固體組成，所以其中為多孔介質的孔隙率，κ_f和β_f為流體的熱導率和消光系數，κ_s和β_s為固體的熱導率和消光系數；

熱導率κ，消光系數的倒數β^-1和滲透率ζ是控制三種傳熱方式的主要參數；總熱流可由拉普拉斯方程寫出，即：

然后，用一個與坐標相關的函數f(x)描述與之間的關系：

此時，方程(4)寫為：

為了確保公式(7)在全局區域的通解一致，相應的參數需要滿足：此時方程(6)寫為：

其中，表明利用有效媒質理論來同時描述全熱學過程；

設κ_c、和ζ_c為核的熱導率、消光系數的倒數和滲透率，κ_s1、和ζ_s1為內殼層的熱導率，消光系數的倒數和滲透率，κ_s2，和ζ_s2為外殼層的熱導率、消光系數的倒數和滲透率，根據二維雙層熱隱身斗篷的特性，殼層為κ_s1→0，和ζ_s1→0；根據有效媒質理論，得到：

其中，為內核層在整個核殼結構中的面積分數，r_s1為內殼層半徑，r_s2為外殼層半徑；背景材料即核殼結構的外部的參數滿足公式(8)-公式(10)。