[發(fā)明專利]雙層橢圓核殼結(jié)構(gòu)的全方向熱-電隱身斗篷及其設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111568194.1
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114283905A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豐火雷;倪玉山
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

1.一種基于各向異性共焦橢圓雙層核殼結(jié)構(gòu)的全方向熱-電隱身斗篷的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于各向異性共焦橢圓雙層核殼結(jié)構(gòu)的全方向熱-電隱身斗篷能夠?qū)崿F(xiàn)全方向的熱電隱身功能，其由內(nèi)至外分為第一區(qū)域、第二區(qū)域、第三區(qū)域和第四區(qū)域；第一區(qū)域是實(shí)現(xiàn)隱身的區(qū)域，其為各向異性橢圓形，第二區(qū)域和第三區(qū)域形成隱身斗篷，第二區(qū)域和第三區(qū)域呈現(xiàn)空心橢圓形，第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域組合形成共焦橢圓雙層核殼結(jié)構(gòu)，第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)采用各向同性的材料，同時(shí)第二區(qū)域的介質(zhì)為熱電絕緣材料，第四區(qū)域是實(shí)現(xiàn)全方向的熱電隱身功能的背景基質(zhì)，在不同熱流和電流方向下，背景基質(zhì)的熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率和共焦橢圓雙層核殼結(jié)構(gòu)的各向異性等效熱導(dǎo)率和等效電導(dǎo)率一致，使得無論外部溫度梯度和電勢梯度的方向如何改變，第一區(qū)域中的物體都不受外部熱流和電流的侵?jǐn)_，第一區(qū)域中的溫度和電勢保持一個定值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，第四區(qū)域的背景基質(zhì)中的介質(zhì)是由各向同性的不同基體材料和不同半徑的圓形夾雜物構(gòu)成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，背景基質(zhì)中，基體材料和不同半徑的圓形夾雜物均采用各向同性的材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，背景基質(zhì)結(jié)構(gòu)采用多層結(jié)構(gòu)，其構(gòu)建方法如下：

首先采用等效介質(zhì)理論，將具有各向異性熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率的第四區(qū)域結(jié)構(gòu)化為層狀交替排列的多層結(jié)構(gòu)，其中每一層的材料參數(shù)是各向同性且任意的；進(jìn)一步針對每一層結(jié)構(gòu)采用單粒子結(jié)構(gòu)法，將其化為由基體和圓形夾雜物組成的新結(jié)構(gòu)，基體和圓形夾雜物的材料是工業(yè)生產(chǎn)中已有的各向同性材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，多層結(jié)構(gòu)中，將奇數(shù)層任意的熱導(dǎo)率定義為κ₁，電導(dǎo)率定義為σ₁，偶數(shù)層任意的熱導(dǎo)率定義為κ₂，電導(dǎo)率定義為σ₂，奇數(shù)層和偶數(shù)層層狀結(jié)構(gòu)的基體部分的熱導(dǎo)率分別為κ_基體1，κ_基體2，電導(dǎo)率分別為σ_基體1，σ_基體2，奇數(shù)層和偶數(shù)層層狀結(jié)構(gòu)的圓形夾雜物部分的熱導(dǎo)率分別為κ_圓夾1，κ_圓夾2，電導(dǎo)率分別為σ_圓夾1，σ_圓夾2，應(yīng)滿足：κ_基體1(κ_圓夾1)κ₁κ_圓夾1(κ_基體1),σ_基體1(σ_圓夾1)σ₁σ_圓夾1(σ_基體1),κ_基體2(κ_圓夾2)κ₂κ_圓夾2(κ_基體2),σ_基體2(σ_圓夾2)σ₂σ_圓夾2(σ_基體2)。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，第三區(qū)域的幾何參數(shù)通過參數(shù)優(yōu)化的方法獲取，優(yōu)化控制條件為：通過設(shè)計(jì)優(yōu)化該區(qū)域的幾何參數(shù)使得將來在溫度場下所求解的第四區(qū)域奇偶層圓形夾雜物幾何參數(shù)和在電場下所求解的第四區(qū)域奇偶層圓形夾雜物幾何參數(shù)相等，即要求第四區(qū)域奇偶層圓形夾雜物幾何參數(shù)同時(shí)適用于熱電雙場。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的設(shè)計(jì)方法得到的全方向熱-電隱身斗篷。