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郭洋裕 ：2018年清华大学优秀博士学位论文二等奖获得者

非傅里叶导热的宏观声子输运模型及非平衡热力学

Macroscopic Phonon Transport Model and Non-equilibrium Thermodynamics for Non-Fourier Heat Conduction 

作       者：郭洋裕          

指导教师：王沫然

培养院系：航天航空学院             

学       科：工程热物理

读博感言：真理使人自由

近年来微纳电子器件散热和热管理、纳米热电能源转换系统及脉冲激光加热制造过程等出现了越来越多的超小空间尺度和超快时间尺度的非傅里叶导热。宏观声子输运模型为微纳尺度导热提供了一个高效的理论描述，并为极端情形下的工程热设计及优化提供了理论支持。

本文从声子动理学出发，发展了非傅里叶导热过程的宏观声子输运模型，并探讨了其非平衡热力学理论基础。发展了近连续区的声子格子玻尔兹曼算法，构建了数值格式的理论基础。发展了强非平衡区的离散坐标法，研究了低维材料中的声子水动力学现象。

室温下硅纳米薄膜有效热导率的理论和实验结果对比

二维稳态声子导热的格子玻尔兹曼模拟结果

1. 推导了室温下微纳尺度非傅里叶导热的声子水动力学方程及非平衡边界条件；

2. 建立了双弛豫声子玻尔兹曼方程的离散坐标法，为精确求解非傅里叶导热过程的声子输运提供了有效数值方法；

3. 严格推导了声子格子玻尔兹曼方法的模型参数与宏观物性之间的定量关系，准确模拟了近连续区的导热。

1. Guo Y Y, Wang M R. Physical Review B, 2018, 97:035421.

2. Guo Y Y, Wang M R. Physical Review B, 2017, 96:134312.

3. Guo Y Y, Wang M R. Physics Reports, 2015, 595: 1-44.

作者：郭洋裕 

供图：郭洋裕 

编辑：清华大学研究生院 周明坤  吴佳瑛  李文

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