Two - temperature model of microscale heat transfer

• Autorzy: Majchrzak E. , Poteralska J.

Warianty tytułu

PL

Dwu - temperaturowy model przepływu ciepła w skali mikro

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Thin metal film subjected to a short-pulse laser heating is considered. The hyperbolic two-temperature model describing the temporal and spatial evolution of the lattice and electrons temperatures is discussed. At a stage of numerical computations the finite difference method is used under the assumption that a part of thermophysical parameters in mathematical model of the process considered is temperature-dependent. In the final part of the paper the examples of computations are shown.

PL

Rozpatrywano cienką warstwę metalową poddaną działaniu lasera. Procesy cieplne w analizowanym obszarze opisano dwu-temperaturowym hiperbolicznym modelem, który uwzględnia zmiany temperatury elektronów i sieci krystalicznej. Zadaniel rozwiązano za pomocą metody różnic skończonych, przy czym uwzględniono zmienne z temperaturą wartości niektórych parametrów termofizycznych. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

microscale heat transfer; laser heating; thin metal film; two-temperature model; finite difference method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 2
• Strony: 330--336
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Majchrzak E.

autor

Poteralska J.

• Department of Strength of Materials and Computational Mechanics Silesian University of Technology, Konarskiego 18a, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• Al-Nimr, M.A., 1997, Heat transfer mechanisms during short duration laser heating of thin metal films, International Journal ofThermophysics, 18, 5, 1257-1268.
• Chen, J.K., Beraun, J.B., 2001, Numerical study of ultrashort laser pulse interactions with metal films, Numerical Heat Transfer, Part A, 40, 1-20.
• Chen, G., Borca-Tasciuc, D., Yang, R.G., 2004, Nanoscale heat transfer, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, Ed. H.S.Nalwa, 1-30 (www.aspbs.com/enn).
• Escobar, R.A., Ghau, S.S., Jhon, M.S., Amon, CH., 2006, Multi-length and time scale thermal transport using the lattice Boltzmann method with application to electronic cooling, International Journal of Heat and Mass Transfer, 49, 97-107.
• Lin, Z., Zhigilei, L.V., 2008, Electron-phonon coupling and electron heat capacity of metals under conditions of strong electron-phonon nonequilibrium, Physical Review, B 77, 075133-1-075133-17.
• Majchrzak, E., Mochnacki, B., Greer, A.L., Suchy, J.S., 2009, Numerical modeling of short pulse laser interactions with multi-layered thin metal films, Computer Modeling in Engineering and Sciences, 41,2, 131-146.
• Majchrzak, E., Poteralska, J., 2010, Numerical analysis of short-pulse laser interactions with thin metal film, Archives of Foundry Engineering, 10,4, 123-128.
• Smith, A.N., Norris, P.M., 2003, Microscale heat transfer, Chapter 18 in: Heat Transfer Handbook, John Wiley & Sons.
• Ôziçik, M.N., Tzou, D.Y., 1994, On the wave theory in heat conduction, Journal of Heat Transfer, 116, 526-535.
• Qiu, T.Q., Juhasz, T., Juarez, C, Bron, W.E., Tien, C.L., 1994, Femtosecond laser heating of multi-layer metals - II Experiments, International Journal of Heat and Mass Transfer, 37, 2799-2808.
• Tamma, K.K., Zhou, X., 1998, Macroscale and microscale thermal transport and thermo-mechanical interactions: some noteworthy perspectives, Journal of Thermal Stresses, 405-449.
• Zhang, Z.M., 2007, Nano/microscale heat transfer, McGraw-Hill.