DRESOR法对二维辐射传递问题研究

高方向辐射强度信息对一些逆问题非常有帮助,例如,在工业炉中用辐射成像技术重建二维/三维温度场.DRESOR法被发展用来在二维矩形各向同性/异性散射介质中求解辐射传递方程.用DRESOR法可以在矩形区域边界处可以计算得到辐射强度在半球立体角空间内6658个方向上的分布.用DRESOR法计算得到的无维辐射热流和有关文献用中离散坐标法、近似法及有限体积法计算得到的结果吻合得很好.从计算结果中可以观察边界上,特别是靠近发射源区域的辐射强度随方位角的变化情况.     

DRESOR法对瞬态辐射传递问题的研究

用基于蒙特卡洛法(Monte Carlo Method,MCM)的DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered by the medium Or Reflected by the boundary surface)求解入射辐射经过介质散射、壁面反射传递后辐射强度随时间变化的瞬态辐射传递方程(Transient RadiativeTransfer Equation,TRTE)问题。通过在系统内计算一单位瞬态入射辐射对介质的DRESOR数分布,就能计算任意时间内入射辐射在系统内时间响应特性,这样有效提高数值方法处理瞬态辐射问题的通用性。并且能够获得高方向分辨率的辐射强度随时间变化的结果,这是目前大多数数值处理方法比较难做到的,显示出了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的能力．     

任意入射辐射条件下介质特性对瞬态辐射传递的影响

用基于Monte Carlo法的DRESOR法在平行平板系统内具有吸收、无发射介质中研究不同波形入射、壁面反射、介质散射率、光学厚度、各向异性散射等条件对瞬态辐射传递的影响.任意连续波形入射辐射是目前大多数数值方法很难处理的瞬态辐射问题,而DRESOR法通过在系统内计算一单位入射辐射能对介质的DRESOR数分布,就能计算任意连续波形入射辐射条件下高方向分辨率的瞬态辐射强度结果.DRESOR法和Monte Carlo法计算的结果进行了比较验证,两者吻合较好,证明了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的正确性和有效性.     

基于微面斜率法的粗糙表面半透明介质层光谱散射特性分析

对具有一维高斯分布粗糙表面的半透明介质层光谱散射,基于微面斜率法建立了考虑遮蔽效应的粗糙表面光谱辐射传递概率模型,采用蒙特卡罗法模拟光谱辐射能束在粗糙表面、半透明介质层介质与镜反射基底之间的多次反射、折射和吸收等传递过程。通过数值模拟,分析了介质层表面粗糙度、光谱光学厚度、折射率和基底反射率对介质层双向反射分布函数(BRDF)的影响。结果表明,表面粗糙程度不同时,反射峰值随入射角度呈现不同的变化趋势;表面粗糙度增加或折射率增大都将导致漫反射份额增大;介质层光谱光学厚度和基底反射率主要影响BRDF的数值大小,而对BRDF的分布形态影响很小。     

基于双向反射分布函数的卫星表面光散射研究

基于双向反射分布函数(BRDF),从太阳辐射理论出发,分析了表面漫反射率与入射波长的关系,卫星、太阳及观测站三者的相互位置关系.推导了卫星表面为朗伯表面和以BRDF模型为基础的随机粗糙表面的散射光照度表达式.然后以FY-1D卫星为例,计算了一段观测时间内,卫星地面照度值和视星等值的变化情况.最后比较了这两种条件下的地面...     

空间相机常用金属材料表面的BRDF特性

为保证空间相机热设计中表面辐射换热计算准确可靠,基于两种金属材料的光学常数,结合Monte Carlo射线跟踪法应用几何光学近似对其粗糙表面的双向反射分布函数(BRDF)进行了研究。分析了不同入射光波长、不同入射角度及不同表面粗糙度对金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF的影响。结果表明,金属铝和钛材料粗糙表面的BRDF分布具有明显的镜反射特征,入射平面内的BRDF峰值随入射光波长增加而增大,在本文研究的波长范围内,钛表面的BRDF随入射光波长增大的增幅最高达到41.0%,远高于铝表面的8.7%。当表面粗糙度较大时,光子在粗糙表面内会经历多次散射,粗糙表面内多次散射光子数比例随着表面粗糙度的增大而增加,并且随着入射角度的增大具有增加的趋势。     

辐射传递蒙特卡洛法精度分析及数值试验

本文建立了蒙特卡洛法模拟散射参与性介质内辐射传递计算模型。对蒙特卡洛法的计算精度及运行时间进行了较为详细的分析,提出了几种判断计算精度的方法。同时,借助蒙特卡洛法模拟辐射传递过程,进行数值“辐射实验”。利用该“实验结果”进行了物性反问题研究。在已知光学厚度的前提下,得到散射反照率与后半球辐射热流之间的单值函数关系。     

DRESOR法求解超短脉冲在一维非均匀介质中的瞬态辐射传输

本文中DRESOR法(Distributions of Ratios of Energy Scattered Or Reflected)应用于求解一维非均匀介质内的瞬态辐射传输问题.结果表明,反射热流的双峰分布现象能够体现介质内部的非均匀分布特征,并且能够通过分析其特点推断非均匀介质的中间界面位置.通过DRSESOR法计算得到的高方向分辨率的辐射强度体现了其在决定非均匀介质表面位置的独特优势.最后,对双峰分布现象的存在条件进行了探讨.     

基于红外测温的试件内部缺陷的识别算法研究

内部缺陷形状位置的识别是传热逆问题的重要研究课题.本文对带有内部缺陷的试件建立了二维传热模型,通过有限元法求解了在一定加热条件下试件表面的温度分布;并通过共轭梯度法,提出了根据表面所测温度分布识别试件内部缺陷形状、位置的计算方法.数值实验证明了算法的有效性.     

空间目标表面材料光谱双向反射分布函数测量与建模

介绍了双向反射分布函数（BRDF）的绝对测量原理和方法,选用光谱分辨率为3 nm的光谱辐射度计及精度为001°的三维转角系统,搭建了BRDF自动测量平台,对空间目标表面包覆材料在400—2500 nm的光谱BRDF进行了测量.结果表明,BRDF曲线极大值所对应的散射角度一般在镜反射方向左右,其余BRDF值随散射角变化很平缓,从中间向两边逐渐变小,近似成余弦分布.测量误差为495%.应用模拟退火算法,结合BRDF五参量统计模型,获得了测量光谱范围内各波长对应的共2101组五参量值,通过对比参量计算结果和 关键词： 双向反射分布函数 绝对测量 误差分析 参量模型     

辐射热线法计算三维辐射传热的数学模型及其应用

一、前言 求解以锅炉炉膛为对象的辐射热传递问题,目前常用的方法有热通量法,区域法和蒙特卡洛法。 作者们曾针对蒙特卡洛法进行了分析及改进。近来又提出了不使用概率运算的辐射热线法,可用较短时间求得精确的解。但目前该法只用于2维且壁面是黑体的情况。 本文在辐射热线法中引入壁面有效辐射的概念,就三维的长方体检定了以短时间求得精确解的条件。在此基础上,将该法应用于城市煤气改质炉的传热计算。     

辐射传输介质散射相函数的蒙特卡洛算法

复分散系相函数在辐射介质传热中是关键参数,蒙特卡洛法兼具数值算法与试验测量的优点.利用该方法计算复分散系的多重散射相函数克服了以往算法的缺点,可以体现多重散射的影响,并且可以计算任意形状控制体的相函数.大量的数学实验发现当介质系密度增大时,散射能量在4π空间内分布趋于均匀.     

一维平板内介质和表面的辐射特性参数同时反演方法EI北大核心CSCD

考虑了实际物体表面BRDF的影响,利用方向半球反射率、方向半球透射率、法向反射率和法向透射率等光谱数据,同时反演了一维平板内介质和表面的辐射特性参数。将该方法用于吸收散射、强散射和强吸收三种介质的辐射特性参数反演,反演结果与给定初值较吻合。     

一维平板内介质和表面的辐射特性参数同时反演方法

考虑了实际物体表面BRDF的影响,利用方向半球反射率、方向半球透射率、法向反射率和法向透射率等光谱数据,同时反演了一维平板内介质和表面的辐射特性参数。将该方法用于吸收散射、强散射和强吸收三种介质的辐射特性参数反演,反演结果与给定初值较吻合。     

蒙特卡洛法计算空间辐射制冷器耦合因子的研究

为了研究蒙特卡洛法计算空间辐射制冷器耦合因子 ,文中通过计算平面 W型空间辐射制冷器二级冷块耦合因子 ,介绍了计算流程 ,并以积分分布概率为基础研究了相关核心算法。计算结果表明 ,采用以积分分布概率为基础的核心算法 ,蒙特卡洛法替代传统耦合因子计算方法 ,具有计算结果精度高的优点 ,达到了实用要求     

临近空间高空气球光学散射特性研究EI北大核心CSCD

基于应用光学中基本辐射理论,研究了临近空间高空气球的光散射特性。利用计算几何学的坐标转换以及网格划分建模思想,对高空气球球面进行网格面元划分。根据高空气球等透明类物体几何结构和物体光学特性,推导出透明类物体双向散射分布函数（BSDF）镜反射/折射、近镜反射/折射、漫反射/折射、理想漫反射/折射相结合的计算模型,最终得出高空气球散射背景辐射在地面产生辐射亮度的计算模型。利用MODTRAN软件在3～5μm和8～14μm波段仿真计算临近空间高空气球的背景辐射亮度,在0.24～2.4μm波段仿真计算气球自身亮度。仿真结果表明：利用BSDF模型计算得到高空气球亮度为2.28×10^-3W/（cm^2·μm·sr）,计算结果误差为10.6%,精度相对双向反射分布函数（BRDF）模型提高2%。在分析高空气球等类透明体散射特性时,可参考此模型来进行计算。     

半透明介质相变中的辐射变物性问题

半透明介质相变传热在许多工程领域引起关注,其实质是变物性条件下伴随相变的辐射-导热瞬态耦合传热问题,其难点在于相变过程中的辐射变物性问题,尤其是折射率的时空演变问题.本文首次研究相变过程中的变折射率问题.假设相变介质存在固相-糊状-液相区,固/糊界面、液/糊界面假定为半透明漫反射.采用多层辐射传递模型模拟相变介质内的辐...     

完全氧化DZ125的双向反射特性实验研究

作为燃气轮机的核心部件，涡轮叶片长期在上千度的高温下工作，为了保证叶片安全可靠地运行，需要对其温度进行实时的监测。辐射测温是目前涡轮叶片非接触式测温的主流方法，其测温精度与叶片材料反射特性关系密切，如何预测不同方向反射能量的大小，减小反射辐射对测温结果的影响是目前研究的难点。为了预测叶片反射能量大小，提高辐射测温的准确性，对涡轮叶片常见材料——完全氧化DZ125的双向反射分布函数(BRDF)进行研究。采用对比法作为实验测量的方法，先分析了BRDF对比法测量原理及数据处理方法，之后自主搭建了试验台，在温度分别为25, 900和1 100℃,波长分别为1 060, 1 550和1 908 nm的条件下，控制入射天顶角及反射天顶角在0°～60°范围变化，方位角在0°～180°范围变化，测量计算出了多组BRDF值，分析了各种因素对完全氧化DZ125的BRDF的影响。最后采用Modified Phong模型对BRDF测量值进行了拟合，并与实验测量结果进行了对比，得到了较好的结果。研究结果表明，温度、波长对完全氧化DZ125的BRDF影响较小，在涡轮叶片工作的温度范围变化不大，辐射波长变化不大时，...     

临近空间高空气球光学散射特性研究

基于应用光学中基本辐射理论,研究了临近空间高空气球的光散射特性。利用计算几何学的坐标转换以及网格划分建模思想,对高空气球球面进行网格面元划分。根据高空气球等透明类物体几何结构和物体光学特性,推导出透明类物体双向散射分布函数(BSDF)镜反射/折射、近镜反射/折射、漫反射/折射、理想漫反射/折射相结合的计算模型,最终得出高空气球散射背景辐射在地面产生辐射亮度的计算模型。利用MODTRAN软件在3~5μm和8~14μm波段仿真计算临近空间高空气球的背景辐射亮度,在0.24~2.4μm波段仿真计算气球自身亮度。仿真结果表明:利用BSDF模型计算得到高空气球亮度为2.28×10-3W/(cm2?μm·sr),计算结果误差为10.6%,精度相对双向反射分布函数(BRDF)模型提高2%。在分析高空气球等类透明体散射特性时,可参考此模型来进行计算。     

具有漫反射边界一维灰性平行平板介质中辐射传递方程的求解

本文提出一种基于蒙特卡洛法(Monte Carlo Method, MCM)的新方法在具有漫反射边界一维灰性平行平板介质中求解辐射传递方程(Radiative Transfer Equation,RTE)。该方法能以较高的方向分辨率精确地计算任意点的辐射强度而不需要辐射能量平衡。验证结果显示了该方法的有效性和正确性。并且这种方法具有的一些特点,例如不同辐射源对辐射强度分布贡献的可加性和自动满足边界条件等,使得用该方法更容易处理复杂的辐射换热并行计算问题和复杂的边界条件问题。