微藻光生物反应器内辐射传输特性研究

基于有限体积法和米氏方程,本文研究了一维和二维平板气升式反应器内,入射光分别为平行光和漫射光时,反应器内藻类密度以及气泡体积率对反应器内投射辐射力分布和制氢率的影响。研究发现,当反应器内只有藻类且吸收占优时,平行光入射时投射辐射力近似按Beer定律衰减,衰减率小于漫射光。当有气泡存在时,平行光入射条件下投射辐射力衰减不能简单按Beer定律考虑,尤其是当反照率较大时。同时,在平行光入射反应器的情况下,反应器内藻类制氢率大且有效光合作用区大,更有利于藻类制氢。     

块状及粒子煤灰复折射率的研究

1引言燃煤锅炉内的粒子（如焦碳、碳黑、飞灰粒子）及块状的燃烧产物（如积灰、结渣等）参与炉内辐射换热。这些固态物质的辐射特性，是炉内辐射换热计算的重要参数，而复折射率（。一n－7幼是确定这些参数的基本物性数据。复折射率不能直接测量，需要通过测量其它量，用反问题计算方法才能得到。目前；国际上求煤灰粒子复折射率的计算方法主要有两类：（1）直接利用煤灰粒子做实验［‘头（2）利用块状煤灰实验求其复折射率，认为它等于煤灰粒子的复折射率［’－‘］。D．R．Huffman问在理论上证明，二者的复折射率将会有所不同。本文分别…     

基于瞬态辐射信号的各向同性散射均匀介质光学特性PSO反演

利用激光入射半透明介质时有限体积法（FVM）得到的时域反射和透射信号,结合标准微粒群（PSO）、随机微粒群（SPSO）和多相微粒群（MPPSO）三种不同的智能算法反演短脉冲激光辐照下各项同性散射均匀参与性介质的吸收系数和散射系数,结果表明三种微粒群算法都能够高效准确地反演均匀介质内的光学参数。     

二维多孔热密封材料的有效导热系数模拟

本文对于二维多孔热密封材料的有效导热系数模拟提出一种简单有效的方法,它可以模拟介于固相连续和固相不连续之间的任何形式的孔隙分布结构,通过类比多孔渗流模型得出一种相关系数,再根据热阻串并联的关系计算四种可计算模型的有效导热系数,通过相关系数得到具体模型的有效导热系数。本文的模拟方法可以控制孔隙率、孔径、孔隙分布、温度等影响有效导热系数的重要参数,考虑了辐射的影响,而且模拟简单,计算快速,模拟结果与文献中实验的结果相比较能很好的吻合,验证了本文方法的正确性。     

非球形粒子的散射特性分析

本文首先利用T矩阵方法计算了复折射率吸收指数和折射指数变化时的椭球粒子和Chebyshev粒子在不同等效尺度参数下的光散射特性,并与等效的球形粒子的光散射结果进行了比较;然后分析以上两种类型非球形粒子散射特性之间的关系.结果表明:椭球粒子和Chebyshev粒子的散射特性与等效球形粒子的散射特性存在着差别,粒子的形状越偏离球形,这种差别就越大;复折射率折射指数的变化对非球形散射效率因子的影响要比吸收指数的影响更大一些;当等效尺度参数相同时,椭球粒子与等效球形粒子的散射效率因子的差别要远远大于Chebyshev粒子与等效球形粒子散射效率因子之间的差别.     

Apparent directional spectral emissivity determination of semitransparent materials

An inverse estimation method and corresponding measurement system are developed to measure the apparent spectral directional emissivities of semitransparent materials. The normal spectral emissivity and transmissivity serve as input for the inverse analysis. Consequently, the refractive index and absorption coefficient of the semitransparent material could be retrieved by using the pseudo source adding method as the forward method and the stochastic particle swarm optimization algorithm as the inverse method. Finally, the arbitrary apparent spectral directional emissivity of semitransparent material is estimated by using the pseudo source adding method given the retrieval refractive index and absorption coefficient. The present system has the advantage of a simple experimental structure, high accuracy, and excellent capability to measure the emissivity in an arbitrary direction. Furthermore, the apparent spectral directional emissivity of sapphire at 773 K is measured by using this system in a spectral range of 3 μm–12 μm and a viewing range of 0?–90?. The present method paves the way for a new directional spectral emissivity measurement strategy.     

Accurate reconstruction of the optical parameter distribution in participating medium based on the frequency-domain radiative transfer equation

Reconstructing the distribution of optical parameters in the participating medium based on the frequency-domain radiative transfer equation(FD-RTE) to probe the internal structure of the medium is investigated in the present work.The forward model of FD-RTE is solved via the finite volume method(FVM). The regularization term formatted by the generalized Gaussian Markov random field model is used in the objective function to overcome the ill-posed nature of the inverse problem. The multi-start conjugate gradient(MCG) method is employed to search the minimum of the objective function and increase the efficiency of convergence. A modified adjoint differentiation technique using the collimated radiative intensity is developed to calculate the gradient of the objective function with respect to the optical parameters. All simulation results show that the proposed reconstruction algorithm based on FD-RTE can obtain the accurate distributions of absorption and scattering coefficients. The reconstructed images of the scattering coefficient have less errors than those of the absorption coefficient, which indicates the former are more suitable to probing the inner structure.     

基于频域辐射传输模型的光学成像研究

本文以超短脉冲激光照射参与性介质的光学成像为研究背景,分别构建了短脉冲激光在参与性介质内的频域辐射传输正问题模型和根据边界探测所得频域信号重建介质内部光学参数的逆问题模型。在瞬态辐射传输方程的基础上,利用傅里叶变换得到频域辐射传输方程,采用有限体积法求解频域传输方程,模拟超短脉冲激光在二维参与性介质内传输的过程,得到介质边界的出射频域辐射信号。选取共轭梯度法作为反演算法,采用伴随差分模型求解目标函数梯度,重建了二维非均匀参与性介质内不同位置内含物的光学参数分布。结果表明,基于频域辐射传输方程的伴随差分模型能够较为准确地反演多维参与性介质内的光学参数。     

花岗岩表面双向反射分布函数实验研究

本文介绍了双向反射分布函数(BRDF)的概念及测量方法。首先对典型建筑材料中的某种花岗岩表面进行了表面粗糙度的测量,并在现有条件内通过转动样片和探测器,实现了空间BRDF的测量,测量波段分别为0.6328 μm和1.34 μm,分析了表面粗糙度对BRDF的影响。     

反演非球形粒子光学常数的理论建模

本文基于完整的辐射传输方程,结合T矩阵法和K-K关系式,建立反演非球形粒子光学常数(复折射率)的理论模型.首先以椭球粒子为例,分析了非球形粒子光学常数反演模型的适用范围,重点分析了不同尺度参数下椭球粒子的单值性和多值性问题;然后以非球形煤灰粒子为例,采用MC法进行正问题计算,所得的光谱透射率作为"实验测量值",采用本文模型进行反演,得到较好的反演结果,充分说明了本文所建立的反演模型的可行性,同时分析了测量误差对实验结果的影响.