求解辐射传递的非结构混合有限体积／有限元法

本文给了一种适用于任意非结构网格的有限体积/有限元法的混合算法用于求解多维半透明吸收、发射、散射性灰矩形介质内的辐射传递.该方法使用有限元法进行角度离散,有限体积法进行空间离散.与基于辐射传递离散坐标方程的方法不同的是,该方法在迭代求解的过程中,针对每一个空间体元,所有角度方向的辐射强度同时耦合求出.通过两个算例验证了该解法的正确性.     

用射线踪迹法解黑表面矩形介质耦合换热

本文用射线踪迹-节点分析法研究了二维黑体表面矩形、各向同性散射半透明介质内辐射与导热瞬态耦合换热。采用全隐格式的有限差分法离散二维瞬态微分能量方程,用辐射传递系数来表示辐射源项,结合谱带模型并采用射线踪迹法求解辐射传递系数。采用Patankar线性化方法将辐射源项及不透明边界条件线性化,并采用附加源项法处理边界条件,运用ADI方法求解名以上的线性化方程组,从而解得二维矩形介质内的瞬态温度分布。     

散射相函数对一维介质内辐射传递的影响规律

采用有限体积法研究了一维线性各向异性散射介质内散射相函数对辐射传递的影响规律.经与理论解、辐射元法、蒙特卡洛法计算结果比较表明,有限体积法的计算结果更可靠,且不同散射相函数的辐射换热系统中,其无因次热流之比与光学厚度之间存在某种单调变化的函数关系,利用该函数关系可以检验模型的准确度.     

用DT法求解三维圆柱体半透明介质内辐射与导热的非稳态复合换热

采用控制容积法，离散传递（ＤＴ）法，结合谱带模型，研究了第一类及第三类非线性边界条件下三维圆柱体半透明介质内辐射与导热非稳态复合换热的数值计算方法，经与区域法，改进型蒙特卡洛法的计算结果比较表明，本方法的计算结果的可信的，精度也较高。     

气粒混合物非灰辐射特性合并宽窄谱带K分布模型

气粒混合物辐射问题具有全场性、非灰性、耦合性等特点,准确预估高温燃气/粒子非灰辐射特性是非常重要的。本文将合并宽窄谱带K分布模础(CWNBCK)与离散坐标法(DOM)结合,开展了非灰气粒混合物辐射换热问题的模拟工作,分别验证了一维和三维情况下应用该模型的准确性,给出不同工况下的热流源项、壁面热流或辐射热流等。结果表明:该模型能够给出与SNB模型精度基本相同的结果,考虑其计算效率的提高,可以在工程实际中应用该模型计算非灰气粒混合物辐射换热。     

管内高温介质层流入口段中的热辐射作用

数值研究了高温介质密度随温度变化时,管内层流入口段耦合换热中的热辐射作用。采用离散坐标法、控制容积法耦合求解辐射传递方程、能量方程及N-S方程。考察了中等大小光学厚度下,热辐射作用对介质内速度分布、温度分布以及换热的影响。结果表明,即使在不大的光学厚度下,热辐射作用对管内高温介质层流入口段耦合换热的速度场与换热强度都有明显影响。     

非灰气体中辐射全交换面积的计算

将描术非灰气体辐射特性的指数宽带模型引入均匀离散射线法，推导了非灰气体参与介质条件下，辐射全交换面积的计算式，并计算了二维封闭体系的辐射全交换面积。结果表明，均匀离散射线法可用于模拟非灰气体中的辐射换热问题。     

表面不透明三层漫反射散射性介质耦合换热

本文采用射线踪迹、节点分析法研究了三层吸收、各向同性散射性介质层内的一维辐射和导热瞬态耦合换热,复合层表面不透明漫反射,介质层交界面半透明漫反射,且半透明漫反射交界面的反射率采用Fresnel反射定律确定。采用一层和二层辐射能量传递模型跟踪辐射能量在三层介质内的传递,从而推导出辐射传递系数。运用辐射传递系数求解辐射源项,在辐射对流边界条件下、采用全隐格式求解瞬态能量方程,并从机理上研究了辐射和导热耦合换热过程。     

非灰介质中辐射直接交换面积的计算

用宽带胶其修正模型模拟非灰介质的辐射特性，并将它用于区域法模型，计算了非灰气体介质中表面一表面之间的辐射直接交换面积。结果表明，修正的宽带模型对气体辐射特性的描述是比较准确的，且它易于与区域法相结合。     

定热流加热管湍流入口段的耦合热流分析

对圆管内物性随温度变化的吸收-各向同性散射介质的湍流入口段,数值研究了定热流加热下辐射与湍流正在发展流耦合换热的稳态热流特征．采用低雷诺数k-ε模型与SIMPLEC算法求解湍流流动与对流换热,采用蒙特卡罗法求解辐射换热;根据耦合换热温度场,采用等权抽样的蒙特卡罗法计算辐射热流。通过模拟计算,给出了介质内的耦合换热辐射热流与导热热流分布。通过分析介质光学厚度、散射反照率、壁面黑度对热流的影响,得出一些有价值的结论．     

碳遮光石英气凝胶传热机制与热性能数值模拟

建立了碳遮光石英气凝胶传热机制及热性能数值模拟方法,在交叉立方阵列导热模型、热辐射传输谱带模型、辐射导热耦合传热模型基础上,采用蒙特卡罗方法与有限体积法数值模拟了气凝胶内的热辐射传输及辐射导热耦合传热,并以表观导热系数描述气凝胶传热性能.以某石英气凝胶为例,定量模拟了热性能、各种传热方式的作用及温度依赖性,分析了应用Rosseland扩散近似引起的误差.     

非规则形状介质内辐射-导热耦合传热的间断有限元求解

采用间断有限元法(discontinuous finite element method,DFEM)求解非规则形状介质内的辐射导热耦合传热问题,得到了典型非规则形状介质内辐射导热耦合传热问题的高精度数值结果.和传统连续型有限元方法不同,DFEM将计算区域划分成相互独立的离散单元,形函数的构造、未知量的加权近似以及控制方程的求解均在每一个离散单元上进行.通过在单元之间施加迎风格式的数值通量,DFEM保证了整个计算区域的连续性,因此这种方法兼具良好的几何灵活性和局部守恒性.推导了辐射传输方程和能量扩散方程的射导热耦合传热问题,得到了典型非规则形状介质内辐射导热耦合传热的高精度数值结果.     

半透明介质中辐射传递方程的反演计算及数值模拟

本文介绍了一侧为半透明、另一侧为非透明界面时一维半透明介质的辐射强度计算式。采用辐射与导热复合换热模型计算半透明介质内温度场。利用已知的温度场求半透明介质的辐射强度一正问题计算。将此辐射强度代入辐射反问题计算模型，引入测量误差，采用Ｃｈａｈｉｎｅ方法及演半透明介质内温度场一反问题计算。数值模拟表明，本文所采用的辐射反演法具有较高的精度及稳定性。     

气动加热下高温陶瓷材料内的瞬态耦合换热

采用控制容积法结合蒙特卡罗法与谱带模型,数值模拟了气动加热下高温陶瓷内的辐射与导热瞬态耦合换热.分析了冷却边界条件、各向同性散射和表面特性对高温陶瓷内瞬态温度分布的影响.结果表明,高温下陶瓷内的辐射换热作用十分明显,陶瓷材料的表面特性对瞬态温度分布影响很大,各向同性散射也有明显影响.     

漫反射各向异性散射介质内的温度热流场

本文采用射线踪迹结合节点分析法和谱带模型,研究了漫反射不透明边界下吸收、发射、各向异性散射介质内的热辐射传递过程。考虑介质辐射能的入射和散射方向,导出漫反射、不透明边界、各向异性散射介质的辐射传递系数。在辐射平衡的情况下,考察了表面发射率和散射反照率对介质内辐射热流和温度场的影响。研究表明,介质不透明边界处存在温度跃迁现象,而且,内界面发射率越大,相应界面温度跃迁越小。     

Transient coupled radiation-conduction in infinite semitransparent cylinders

A method is developed to analyze the transient coupled radiation-conduction in infinite semitransparent cylinders surrounded by isothermal black walls. The radiative heat source term is calculated by the radiative transfer coefficients and the transient energy equation is solved by an implicit finite difference method. The radiative transfer coefficients are deduced by use of the ray tracing method in combination with the Hottel and Sarofim zonal method. The effects of the related parameters on the transient radiative heat source and temperature distribution are analyzed. It is found that the peak of the dimensionless radial radiative heat source can be located at the interior shell of the cylinder with small optical thickness when heated by the surrounding irradiation. Treating the volume radiation as a surface radiation will result in large errors of transient temperature distribution for the cylinder with small optical thickness.     

Transient coupled heat transfer in a rectangular medium with black surfaces

The main objective of this paper is to extend to two-dimensional (2-D) medium the ray tracing-node analyzing method, which has already been successfully used to solve one-dimensional (1-D) problem of coupled heat transfer in a semitransparent medium. For simplicity, an infinitely long rectangular semitransparent medium with four black opaque surfaces is chosen as our studying object. A control volume method in the implicit scheme is adopted for discretizing the partial transient energy equation. In combination with spectral band model, the radiative heat source term is calculated using the radiative transfer coefficients (RTCs), which are deduced by the ray tracing method. The Partankar's linearization method is used to linearize the radiative source term and the opaque boundary condition, and the linearized equations are solved by the ADI method. Effects of absorption coefficient, refractive index and conductivity on transient cooling process in the 2-D gray rectangular medium are investigated under the condition that the radiation and convection processes cool one side of the rectangular medium while heat the remaining three sides.     

微水射流导引激光打孔的传热分析

微水射流导引激光加工是一种热影响区小,具有高加工精度的新型技术.本文基于有限体积法建立了微水射流导引激光束对硅片打孔过程的传热模型,将打孔过程分为三个阶段模拟其间的热量传递、相变过程和相边界的移动;探索了微水射流导引双脉冲激光打孔过程,进行了双脉冲不同延迟时间下的传热过程的数值模拟,得到了最佳延迟时间.结果表明:在初始...     

分形介质声子导热的频域问题

本文论证了分形介质中声子导热的必要条件，给出了分形介质定容比热的频域。结果表明，同一材料的分形介质定容比热恒小于均匀介质的定容比热。