Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Giải pháp phân tích cho phương trình dẫn nhiệt siêu bậc trong môi trường hữu hạn dưới nguồn nhiệt xung động
Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Mechanical Engineering - Tập 42 - Trang 269-277 - 2017
Tóm tắt
Bài báo này trình bày một giải pháp phân tích nguyên chất cho phương trình dẫn nhiệt siêu bậc một chiều trong một môi trường hữu hạn đồng nhất dưới tác động của chuỗi nguồn nhiệt xung theo thời gian được phân phối theo hàm số mũ và hoạt động đối xứng ở cả hai bên. Giải pháp được tìm ra mà không cần bất kỳ thủ tục số học nào, sử dụng hàm trị riêng. Vấn đề được giải quyết dưới hai loại hàm liên quan đến chuỗi xung thời gian bước và hàm số mũ, được sử dụng trong mô phỏng tương tác laser với mô. Các giải pháp dưới dạng Closed-form đã được giới thiệu. Khả năng của giải pháp này để ước lượng hiệu ứng của thời gian xung và cường độ được nghiên cứu. Kết quả có thể được áp dụng như một nhánh xác minh cho các giải pháp số khác như hiện tượng tương tác laser xung.
Từ khóa
#tương tác laser #dẫn nhiệt #phương trình siêu bậc #chuỗi xung thời gian #mô phỏng.Tài liệu tham khảo
Abdel-Hamid B (1999) Modelling non-Fourier heat conduction with periodic thermal oscillation using the finite integral transform. Appl Math Model 23(12):899–914
Ahmadikia H, Moradi A, Fazlali R, Parsa AB (2012) Analytical solution of non-Fourier and Fourier bioheat transfer analysis during laser irradiation of skin tissue. J Mech Sci Technol 26(6):1937–1947
Antaki PJ (1997) Analysis of hyperbolic heat conduction in a semi-infinite slab with surface convection. Int J Heat Mass Transf 40(13):3247–3250
Asmar NH (2005) Partial differential equations with Fourier series and boundary value problems. Prentice Hall, Upper Saddle River
Barletta A, Pulvirenti B (1998) Hyperbolic thermal waves in a solid cylinder with a non-stationary boundary heat flux. Int J Heat Mass Transf 41(1):107–116
Blackwell BF (1990) Temperature profile in semi-infinite body with exponential source and convective boundary condition. J Heat Transf 112(3):567–571
Cattaneo C (1958) A form of heat conduction equation which eliminates the paradox of instantaneous propagation. C R 247(4):431–433
Lewandowska M (2001) Hyperbolic heat conduction in the semi-infinite body with a time-dependent laser heat source. Heat Mass Transf 37(4–5):333–342
Lewandowska M, Malinowski L (1998) Hyperbolic heat conduction in the semi-infinite body with the heat source which capacity linearly depends on temperature. Heat Mass Transf 33(5–6):389–393
Lewandowska M, Malinowski L (2006) An analytical solution of the hyperbolic heat conduction equation for the case of a finite medium symmetrically heated on both sides. Int Commun Heat Mass Transf 33(1):61–69
López-Molina JA, Rivera MJ, Trujillo M, Burdío F, Lequerica JL, Hornero F, Berjano EJ (2008) Assessment of hyperbolic heat transfer equation in theoretical modeling for radiofrequency heating techniques. Open Biomed Eng J 2:22
Manns F, Borja D, Parel JM, Smiddy W, Culbertson W (2003) Semianalytical thermal model for sub ablative laser heating of homogeneous nonperfused biological tissue: application to laser thermokeratoplasty. J Biomed Opt 8(2):288–297
Moosaie A (2007) Non-Fourier heat conduction in a finite medium subjected to arbitrary periodic surface disturbance. Int Commun Heat Mass Transf 34(8):996–1002
Moosaie A (2008a) Non-Fourier heat conduction in a finite medium subjected to arbitrary non-periodic surface disturbance. Int Commun Heat Mass Transf 35(3):376–383
Moosaie A (2008b) Non-Fourier heat conduction in a finite medium with insulated boundaries and arbitrary initial conditions. Int Commun Heat Mass Transf 35(1):103–111
O’Neil P (2011) Advanced engineering mathematics. Cengage Learning, Boston
Rasteaar S (1989, August) Hyperbolic heat conduction in pulsed laser irradiation of tissue. In: OE/LASE’89, 15–20 Jan 1989. International Society for Optics and Photonics, Los Angeles, pp 114–117
Tang DW, Araki N (1996a) Non-Fourier heat conduction in a finite medium under periodic surface thermal disturbance. Int J Heat Mass Transf 39(8):1585–1590
Tang DW, Araki N (1996b) Non-Fourier heat conduction in a finite medium under periodic surface thermal disturbance—II. Another form of solution. Int J Heat Mass Transf 39(15):3305–3308
Tang DW, Araki N (1996c) Analytical solution of non-Fourier temperature response in a finite medium under laser-pulse heating. Heat Mass Transf 31(5):359–363
Tang DW, Araki N (2000) Non-fourier heat condution behavior in finite mediums under pulse surface heating. Mater Sci Eng A 292(2):173–178
Tang DS, Hua YC, Nie BD, Cao BY (2016a) Phonon wave propagation in ballistic-diffusive regime. J Appl Phys 119(12):124301
Tang DS, Hua YC, Cao BY (2016b) Thermal wave propagation through nanofilms in ballistic-diffusive regime by Monte Carlo simulations. Int J Therm Sci 109:81–89
Trujillo M, Rivera MJ, López Molina JA, Berjano EJ (2009) Analytical thermal–optic model for laser heating of biological tissue using the hyperbolic heat transfer equation. Math Med Biol 26(3):187–200
Vernotte P (1958) Les paradoxes de la théorie continue de léquation de la chaleur. C R Hebd Seances Acad Sci 246(22):3154–3155
Zhang MK, Cao BY, Guo YC (2014) Numerical studies on damping of thermal waves. Int J Therm Sci 84:9–20
Zhou J, Chen JK, Zhang Y (2007) Theoretical analysis of thermal damage in biological tissues caused by laser irradiation. Mol Cell Biomech 4(1):27
Zubair SM, Chaudhry MA (1996) Heat conduction in a semi-infinite solid due to time-dependent laser source. Int J Heat Mass Transf 39(14):3067–3074