[发明专利]一种针对热传导和热辐射的热扩展装置

权利要求书

1.一种针对热传导和热辐射的热扩展装置，其特征在于，由两个相同结构的椭球壳层在长轴方向相切处各取四分之一组成，即两个相同结构的椭球壳层按长轴方向上下排布时，以切点为基准，由上部壳层的下半部分的二分之一与由下部壳层的上半部分的二分之一组成，为上下对称结构；其中，椭球核是绝热的；该结构能够使一个小热源的热量均匀地扩展出去，而不影响背景的温度分布，从而实现均匀加热；而且该结构适于在室温下以热传导为主的输运过程，也适于高温条件下以热辐射为主的输运过程；

壳层热导率κ_s和背景热导率κ_bi满足下式(1)关系：

壳层辐射参数γ_s和背景辐射参数γ_bi满足下式(2)关系：

λ_c1、λ_c2、λ_c3为核的三条半轴长度，λ_s1、λ_s2、λ_s3为壳层的三条半轴长，f＝λ_c1λ_c2λ_c3/λ_s1λ_s2λ_s3是核的体积分数；L_ci和L_si分别为核与壳在i＝1，2，3方向的形状因子，由下式(3)计算得到：

其中，λ₁、λ₂、λ₃为椭球在三个方向上的半轴长。

2.根据权利要求1所述的热扩展装置，其特征在于，当椭球的第三个轴长度趋于无穷大，即：λ₃＝∞时，三维退化为二维，即椭球退化为椭圆，公式(3)所确定的形状因子直接写为：

3.根据权利要求1或2所述的热扩展装置，其特征在于，对于非稳态下的均匀加热，进一步考虑材料的热扩散系数，且满足壳层的热扩散系数大于背景的热扩散系数，并进行经过优化处理，确定优化值；这里热扩散系数数值上等于热导率(k)除以热容密度积(ρc)。