基于自然单元法的高温参与性介质表面光场成像模拟

发布时间：2017-10-26 14:58

  本文关键词：基于自然单元法的高温参与性介质表面光场成像模拟

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【摘要】：高温参与性介质的表面成像一直是燃烧和能源动力的重要研究课题,然而目前的成像方法往往只能对某一特定角度进行成像,光场相机可以通过一次曝光采集和记录多角度的光场强度信息。本文利用自然单元法(NEM)求解高温参与性介质火焰模型辐射传输问题,利用模型表面方向辐射强度进行光场成像仿真。本文对圆柱模型各向同性散射、各向异性散射均匀温度场、非均匀温度场黑冷壁面情况的辐射强度进行了求解,得到了圆柱模型内介质和边界上任一点的方向辐射强度,分析了圆柱模型母线上的固定方向辐射强度,并与广义多流法、反向蒙特卡洛方法和DRESOR方法进行了比较,以反向蒙特卡洛方法结果为标准,分析了自然单元法计算结果的误差,可以得出结论自然单元法在求解辐射传输方程时具有较高的精度。本文建立了圆柱形均匀温度场各向同性、各向异性散射圆柱火焰模型和各向同向非均匀温度场非均匀物性的魔方火焰模型,利用光场相机的成像原理将高温参与性介质的表面多角度的辐射强度信息进行采集,并对其进行积分成像。分析了30×30、60×60和90×90空间分辨率对成像结果的影响。高分辨率成像亮度更高,图像更清晰光滑,不同温度之间的分界线也更清晰光滑。研究了不同的立体角方向分辨率对成像结果的影响,10×10和20×20的方向分辨率的光场成像的积分能量成像结果相差不大,相机可以分辨的最小角度越小,对于本课题的后续火焰温度的重建具有更重要的意义。
【关键词】：自然单元法 方向辐射强度 光场成像 参与性介质 微透镜阵列
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 背景介绍8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 光场成像的国内外研究9-11
• 1.2.2 高温火焰成像的研究现状11-13
• 1.2.3 自然单元法的研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 基于自然单元法参与性介质光场成像数学原理16-32
• 2.1 自然单元法原理16-20
• 2.1.1 voronoi多面体元胞和delaunay三角剖分16-17
• 2.1.2 自然邻近插值及其形函数17-19
• 2.1.3 插值形函数的计算流程19-20
• 2.1.4 自然单元法的优势20
• 2.2 辐射传递方程20-23
• 2.2.1 辐射传输方程20-21
• 2.2.2 传递方程的离散21-22
• 2.2.3 边界条件的离散22-23
• 2.3 光场成像原理介绍23-26
• 2.3.1 光场的四维表征23-24
• 2.3.2 基于微透镜阵列的光场信息的采集24-25
• 2.3.3 成像公式25-26
• 2.4 空间光线的光路计算26-30
• 2.5 基于光线追踪的简单模拟成像方法30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 自然单元法求解辐射传输方程32-46
• 3.1 自然单元法求解辐射热流密度32
• 3.2 自然单元法求解求解温度32-33
• 3.3 自然单元法求解辐射强度33-44
• 3.3.1 各向同性均匀温度场参与性介质出射辐射强度34-36
• 3.3.2 各向异性均匀温度场参与性介质出射辐射强度36-37
• 3.3.3 各向同性非均匀温度场参与性介质出射辐射强度37-42
• 3.3.4 各向异性散射非均匀温度场参与性介质出射辐射强度42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 高温参与性介质的表观光场信息模拟46-64
• 4.1. 光场相机参数介绍46-47
• 4.2 成像模拟方法介绍47-48
• 4.3 圆柱模型均一物性参与性介质的成像仿真48-55
• 4.3.1 模型介绍48-49
• 4.3.2 圆柱模型成像结果49-51
• 4.3.3 不同空间分辨率对成像结果的影响51-52
• 4.3.4 均匀温度场均匀物性各向同性散射参与性介质的表观成像52-53
• 4.3.5 不同方向分辨率对成像的影响53-55
• 4.4 魔方模型非均匀温度场非均匀物性参数成像仿真55-57
• 4.4.1 魔方模型介绍55
• 4.4.2 模型右表面辐射强度的计算55-56
• 4.4.3 魔方的成像仿真56-57
• 4.4.4 视场变换57
• 4.5 数字重对焦57-62
• 4.6 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 齐宏;王大林;黄细珍;阮立明;赵辉;;求解任意方向辐射强度的广义多流法[J];工程热物理学报;2009年07期

2 卢波;葛修润;王水林;;自适应自然单元法研究——误差估计[J];岩石力学与工程学报;2005年22期

3 周怀春，娄新生，肖教芳，尹鹤龄，，邓元凯，顾一之，徐方灵，孙国俊;炉膛火焰温度场图象处理试验研究[J];中国电机工程学报;1995年05期

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1 张勇;求解辐射与导热耦合换热及其几何反设计的自然元法[D];哈尔滨工业大学;2012年

本文编号：1099159