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xiangheng

新虫 (小有名气)

[求助] 简单的纳米尺度模型,稳定态热传导的仿真计算 已有1人参与

热学小白求助一个简单的热传导问题:
稳定的2纳米的热源,可以持续产生80度的热量,如果把这个热点放在空气里,玻璃里,单晶硅里面,温度扩散或者说分布是咋样的,我想得到每个位置的温度是多少,比如离热源X个纳米的距离处,温度是多少?
最近硬着头皮看了很多文献和热学扩散方程,还是不会算,好像都是软件仿真出了结果,有限元?第一性原理?分子动力学?敢问可有热学计算的大神,帮忙算一下。
金币。。。。实在没多少,刚才隔壁今年的公派出结果了,蹭了一些红包,才有钱来求助的,恳请大神施舍,指点我一下。
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kingspin

木虫 (著名写手)

分子动力学或者第一性原理没做过,但纳米尺度我认为傅立叶方程应该是不适用的,所以不用考虑有限元了。实际上根据我的经验,微米尺度靠有限单元法求傅立叶方程就已经和实验对不上了

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2楼2018-05-31 00:29:43
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shgao20

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
热力学的几个基本理论好像没有对结构尺度提出限制吧?如是,那么有限元方法也是可以使用的,关键是要使用合适的单位制 (特别是长度单位要适合纳米的分为,使得单元边长的数值不会太小,以免造成过大的数值计算误差),提供准确的材料属性。当然,计算结果也只是作为参考吧。

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3楼2018-05-31 09:03:14
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kingspin

木虫 (著名写手)

导热系数是一个归纳参数,并不是从物质基本相互作用推出了的。这就意味着要算纳米尺度的傅立叶方程,你得先在纳米尺度下测量出传热系数来,这就形成了一个死循环

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4楼2018-05-31 09:38:56
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xiangheng

新虫 (小有名气)

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引用回帖:
3楼: Originally posted by shgao20 at 2018-05-31 09:03:14
热力学的几个基本理论好像没有对结构尺度提出限制吧?如是,那么有限元方法也是可以使用的,关键是要使用合适的单位制 (特别是长度单位要适合纳米的分为,使得单元边长的数值不会太小,以免造成过大的数值计算误差) ...

对,是一个参考, 我实验测试出来了某个点的温度了,现在就想用仿真辅助证明,增加说服力。如果仿真结果,热扩散到那个距离(离热源50 nm 左右)的温度还能有50度,这就证明我的实验数据很精确了。
所以想找个会仿真热扩散的,帮忙仿真个数据出来
5楼2018-05-31 18:29:54
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xiangheng

新虫 (小有名气)

送红花一朵
引用回帖:
4楼: Originally posted by kingspin at 2018-05-31 09:38:56
导热系数是一个归纳参数,并不是从物质基本相互作用推出了的。这就意味着要算纳米尺度的傅立叶方程,你得先在纳米尺度下测量出传热系数来,这就形成了一个死循环

纳米尺度下测量传热系数很难吧,我也觉得纳米情况下,会有很多其他的效应,热对流热扰动什么的,会不会不一样。
但是的确有文献做出了一些纳米尺度下的热分布, 比如这一篇:Ziabari, A., Torres, P., Vermeersch, B., Xuan, Y., Cartoixà, X., Torelló, A., ... & Alvarez, F. X. (2018). Full-field thermal imaging of quasiballistic crosstalk reduction in nanoscale devices. Nature communications, 9(1), 255.

所以,我觉得应该还是可实现的吧,想找个热仿真计算的大神搞一下。
6楼2018-05-31 18:39:40
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wl983662

木虫 (小有名气)

模型可以无量纲化
7楼2018-08-22 18:03:42
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