Un nuevo método de Monte Carlo para calcular la conductividad térmica en cristales fónicos termoeléctricos a escala nanométrica basado en la teoría del medio efectivo universal
Autores: Yan, Zhizhong; Cheng, Ercong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un nuevo método de Monte Carlo para calcular la conductividad térmica en cristales fónicos termoeléctricos a escala nanométrica basado en la teoría del medio efectivo universal
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Reducción térmica
Dispersión fonónica de generación de calor
Cristales fónicos termoeléctricos nanométricos bidimensionales
Método de Monte Carlo
Teoría del medio efectivo
Conductividad térmica efectiva
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
La reducción térmica mediante el aumento de la dispersión de fonones generadores de calor puede mejorar el rendimiento termoeléctrico. En este artículo, se investiga el transporte de fonones sometidos a generación de calor interno en cristales fonónicos termoeléctricos nanométricos bidimensionales mediante un novedoso método de Monte Carlo basado en la teoría del medio efectivo universal, llamado método MCBU. El enfoque actual está validado. En comparación con el método de la teoría del medio efectivo universal, el método MCBU es más fácil de implementar. Más importante aún, la desviación del tiempo de cálculo entre los dos métodos puede ser ignorada. Con casi el mismo costo de tiempo, el método actual puede calcular con precisión la conductividad térmica efectiva de estructuras geométricas complejas que no pueden ser calculadas por la teoría del medio efectivo. Se discuten en detalle las influencias de la porosidad, la temperatura, la forma de los poros y los parámetros del material en la conductividad térmica. Este estudio ofrece métodos y sugerencias útiles para fabricar estos materiales con aislamiento y reducción térmica.
Descripción
La reducción térmica mediante el aumento de la dispersión de fonones generadores de calor puede mejorar el rendimiento termoeléctrico. En este artículo, se investiga el transporte de fonones sometidos a generación de calor interno en cristales fonónicos termoeléctricos nanométricos bidimensionales mediante un novedoso método de Monte Carlo basado en la teoría del medio efectivo universal, llamado método MCBU. El enfoque actual está validado. En comparación con el método de la teoría del medio efectivo universal, el método MCBU es más fácil de implementar. Más importante aún, la desviación del tiempo de cálculo entre los dos métodos puede ser ignorada. Con casi el mismo costo de tiempo, el método actual puede calcular con precisión la conductividad térmica efectiva de estructuras geométricas complejas que no pueden ser calculadas por la teoría del medio efectivo. Se discuten en detalle las influencias de la porosidad, la temperatura, la forma de los poros y los parámetros del material en la conductividad térmica. Este estudio ofrece métodos y sugerencias útiles para fabricar estos materiales con aislamiento y reducción térmica.