초록
고전적인 Fourier 열전도 방정식은 극저온하에서 또는 아주 짧은 시간동안의 가열시 타당성이 없는 것으로 고려되었다. 이러한 조건하에서는 열전도파의 성질이 지배적이기 때문에 , 수정된 Fourier 법칙에 근거한 쌍곡선형 열전도 방정식이 도입되었다. 열전도에 대한 Fourier 모델과 쌍곡선형 열전도모델이 적분변환법과 함께 Green 함수방법을 이용하여 분되었다. 한쪽 표면에서 주기적인 표면가열을 하는 유한한 평판의 열유속 분포 및 온도분포의 해를 제시하였고 각가의 모델로부터 얻어진 결과를 서로 비교검토하였다. 쌍곡선형 열전도 방정식에서 유도된 열전도파는 매개물을 통해 전파되어 맞은편쪽의 단열표면에서 가열 표면쪽으로 반사하였으나 , 고전적인 Fourier 모델에 의한 열은 열적교란이 매개물의 전체에 걸쳐서 전달된 후 즉각적으로 무한한 속도로 열전파가 발생함을 보여주었다.
The classical Fourier heat conduction equation is invalid at temperatures near absolute zero or at very early times in highly transient heat transfer processes. In such situations, a hyperbolic equation model for heat conduction based on the modified Fourier law is introduced because the wave nature of heat propagation becomes dominant. The Fourier model and the hyperbolic model for heat conduction are analyzed by using the Green's function technique together with the integral transform. Analytical expressions for the heat flux and temperature distributions in a finite slab subjected to a periodic surface heating at one of its surfaces are presented and the results obtained from each model are compared with each other. The thermal wave implied b the hyperbolic model is shown to travel through a medium and to reflect back toward the origin at the other insulated surface. On the other hand, the heat by the Fourier model propagates at an infinite speed instantaneously after a thermal disturbance is felt throughout the medium.
