一、传热优化理论

1.研究背景

• 80%的能源利用需要经过热量的传递；

• 强化传热需要消耗泵功；

• 传热优化：在给定条件下获得最优的传热效果。

2.建立了辐射传递的耗散理论

• 提出了全波长辐射流与光谱辐射流的定义；

• 建立了辐射传递的平衡方程；

• 建立了辐射传递的最小耗散热阻原理：无论是给定等效辐射势差还是热流，最佳辐射传热过程总是对应着系统的耗散热阻最小；

• 建立了辐射函数极小值原理。

3.对流换热的优化理论

• 建立了与微观状态数的关系；

• 建立了相变传热过程的平衡方程；

（1）相变过程的变化需要考虑潜热引起的变化；

（2）减原理和最小热阻原理依然成立；

（3）建立了变物性传热平衡方程；

（4）采用当地温度计算状态。

• 基于最小热阻原理证明了换热器温差场分布均匀性原理。

4.热力循环的分析

• 建立了热力循环的平衡方程；

• 损失=耗散+作功引起的变化；

• 损失最大对应系统对外输出功最大。

二、微纳尺度界面导热特性

1.研究背景

• 微纳米技术、材料发展显著降低了特征尺度；

• 微纳米特征尺度下材料物性发生变化；

• 界面对传热的影响显著增加。

2.界面热阻分子动力学模拟

• 界面热阻

（1）界面热阻受薄膜尺度影响小、受温度影响大；

（2）界面热阻受两侧结构原子参数差异影响大。

Ar类复合薄膜界面热阻随界面两侧薄膜厚度的变化

Ar类复合薄膜界面热阻随温度的变化

• 声子的波长特性与透过率调制

（1）方法：声子波包方法；

（2）低频声子界面透过率高；

（3）利用不同厚度薄膜的组合调制声子的透过率。

• 热整流模拟

（1）热流反向时声子的透过率不同；

（2）机制：界面结构对来自两侧声子的反射不同。

3.纳米多晶材料的分子动力学模拟

• 采用Voronoi方法构建多晶结构；

• 相同晶粒下模拟系统>3-4倍晶粒可获得可信结果；

• 纳米晶粒的大小是决定多晶材料热导率的关键。