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。     

用区域分解算法结合蒙特卡罗法求坦克温度场和红外辐射出射度

本文将区域分解算法和蒙特卡罗法相结合，求坦克温度场和红外辐射出射度．采用蒙特卡罗法计算辐射传递系数，可以考虑界面的复杂辐射特性，如：镜反射、各向异性发射、各向异性反射等；可直接考虑界面的复杂几何特性，如:相互遮挡、太阳入射方向上的投影面积等．引入辐射传递系数，分离了计算的难点，使得在时间域（计算步骤）上能把整个问题分解为若干个子问题并行处理、在空间域（计算区域）上将坦克分解为若干个子区域，缩小计算规模，并可使用多个处理器并行计算；同时减轻了蒙特卡罗法编程的难度，缩短了计算时间．     

抛物面式太阳能聚能系统聚光特性模拟

结合集热器的光学特性,本文应用蒙特卡罗法对理想的槽型和碟型两种抛物面集热器在不同焦距、不同边缘角时焦面上的热流密度进行了计算,获得了焦距、边缘角和聚光比之间的关系。在考虑太阳不平行度、跟踪指向误差、镜面的反射误差条件下,对碟型抛物面太阳能聚能系统的辐射特性进行了数值模拟分析,获得了吸收器壁面热流分布以及边缘角对焦面热流分布的影响,为太阳能聚能系统的设计和安装提供参考依据。     

一维瞬态辐射传输的有限元法模拟

随着超短脉冲激光的快速发展,吸收散射性介质内的瞬态辐射传输引起了人们的广泛关注.本文基于离散坐标法和最小二乘有限元法(LSFEM),提出了模拟多维吸收散射性介质内瞬态辐射传输的数值模型.该模型有效地克服了在标准Galerkin有限元法(GFEM)中发生的伪振荡现象,在时间步长较大的情况下仍然可以得到光滑无振荡的解.而且,最小二乘法产生的求解系数矩阵是对称正定的,与GFEM中的系数矩阵相比,仅需要存储一半的非零系数,可以应用许多高效的迭代求解方法进行求解.为了检验模型,本文研究了一维吸收散射性介质内瞬态辐射传输问题,其结果与蒙特卡洛法(MCM)和积分模型法(IE)的结果进行了比较,结果证实:本文的方法可以精确、高效地模拟参与性介质内的瞬态辐射传输.     

再入飞行器驻点流光辐射特性的理论建模

本文用直接模拟蒙特卡罗法，对再入体驻点区域的流场、光辐射特性进行了研究．针对头部锥体驻点区（包括激波层），建立了流场中的化学反应模型，中性粒子和等离子体的热运动、粒子间碰撞的理论模型，碰撞激发辐射和化学发光辐射的物理模型．给出了样本粒子运动方向和速率、粒子碰撞对的选择等蒙特卡罗法概率模型和计算方法．     

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...     

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。     

多普勒漂移对超音速燃气流光辐射特性计算的影响

分析了超音速射流由于高速相对运动产生多普勒谱线漂移效应对光辐射特性计算的影响。通过采用逐线计算法对不同环境压力、气流温度、气流速度条件下超音速燃气射流在不同的红外光谱区(2.7微米谱带和4.3微米谱带)光辐射谱带积分强度的计算结果比较表明:多普勒漂移效应受环境总压影响最大,压力越大多普勒漂移的影响越小;随着温度升高多普勒漂移效应的影响降低;随着相对速度的增加,多普勒漂移效应的影响多数情况下是增加的。     

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。     

管内耦合换热的辐射热流特征及抽样模式比较

通过数值模拟,研究了圆管层流入口段辐射与对流祸合换热中的辐射热流分布特征,提出并比较了采用蒙特卡罗法计算辐射换热的两种抽样模式。结果表明,在圆管入口段的耦合换热中,同一截面的径向辐射热流密度与轴向辐射热流密度数量级相当,世分布形态差别很大。用蒙特卡罗方法计算辐射换热时,采取等权能束的抽样模式,可消除因抽样能束的能量不同而造成的计算误差、降低计算量、提高计算精度。