Моделирование нестационарных волновых процессов теплопереноса в неоднородных дискретных системах

Проект посвящен моделированию нестационарных волновых процессов теплопереноса в неоднородных дискретных системах. В рамках проекта будет проводиться разработка новых аналитических методов и эффективных алгоритмов для моделирования нестационарных тепловых процессов. При разработке аналитических методов будет использоваться, в том числе, кинетическая теория теплопереноса и ее обощения. В предыдущих работах научной группы основное внимание уделялось описанию распространения локализованных тепловых возмущений в бесконечных, идеальных кристаллах. В частности, для аналитических выкладок использовалась модель идеальной бесконечной кристаллической решетки. Данная модель удобна для аналитических выкладок, однако она не позволяет описывать перенос тепла в неоднородных материалах со свойствами, меняющимися в пространстве и взаимодействие тепловых волн с границами раздела сред. Понимание процессов, происходящих в неоднородных дискретных системах необходимо, в частности, для создания новых перспективных устройств таких как тепловые диоды и выпрямители. Решению данной фундаментальной проблемы и посвящен настоящий проект. В рамках проекта планируется разработать подход к описанию динамики тепловых волн в однородных и неоднородных дискретных системах. Для аналитического описания данного процесса будут использоваться методы динамики решетки и кинетической теории. В частности, особое внимание будет уделяться установлению связи между данными подходами для неоднородных систем. Для учета влияния нелинейности межатомных взаимодействий и проверки аналитических результатов будет использоваться компьютерное моделирование методом молекулярной динамики. В результате выполнения проекта будет разработана новая теоретическая и вычислительная база для постановки экспериментов по нестационарному распространению тепла и создания новых материалов для управления теплообменом в перспективных устройствах.