复杂表面热辐射的蒙特卡洛计算方法

发布时间：2019-09-23 23:24

【摘要】：热辐射作为火灾中传热的主要方式,往往会对火灾的发展和蔓延起着决定作用,对于火灾热辐射的研究主要是要计算辐射热能,但是其计算方法通常都很复杂,主要是两方面的原因造成的:1、火灾中火焰的形状不固定,导致辐射的发射表面比较复杂,通常在计算过程中会将辐射表面假定为特定的几何形状,以此来简化热辐射的计算,在传统的计算中常常采用常规的几何形状来替代,主要有:点源、长板面形、圆锥体、圆柱体和立方柱体等。2、接收辐射的物体表面往往更加的复杂,要考虑:表面形状、散射分布特性、表面方向性、表面光谱特性、温度和位置变化等。传统传热学只对一些规则发射面与接受面的辐射模型的辐射计算有理论解,真实的火灾场景无论是火焰还是接受辐射的物体表面都要复杂的多,所以,这些有理论解的模型往往无法应用到真实的火灾热辐射计算之中,也意味着真实火灾场景的热辐射往往无法找到简单有效的方法进行计算。然而,本文采用蒙特卡洛法计算复杂表面物体之间的热辐射,旨在找到对复杂形状的发射面,以及复杂形状的接收面的热辐射计算的通用算法。本文采用的方法是用小三角形面去贴合复杂的燃烧火焰表面和复杂的接收辐射物体表面,利用众多数量的小三角形,近似模拟真实的辐射表面和接收辐射物体表面,从而将复杂的辐射计算模型转化为众多小三角形面之间的辐射计算模型,来实现对复杂表面热辐射的计算。
【图文】：

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2可以定义表面 2 对表面 1 的角系数。虑到 1 和 2 两个表面，表面 1 作为辐射体，，其辐射能为E ，如图 2-2 所示算表面 2 上一个小微元面2dA 接收到的辐射能，就可以通过计算离开表一个小微元面1dA 而达到小微元面 上的能量求得，即：2 21 12coscosndAdq I dAr (2.13而得出 上的辐射热流为：11 222cos cosndqdAdq IdA r (2.14平面1A 上对上式进行积分，并带入nEI 得到：11 2120Acos cosq E dA Er (2.1中11 2120Acos cosdAr (2.1为角系数。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X932

【参考文献】

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本文编号：2540532